[發明專利]一種采用多普勒頻移速度補償的數字壓控振蕩器

無效

• 申請號: 201310398446.X
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103698782A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 何炎
• 申請（專利權）人: 北京捷星廣達科技有限責任公司
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/37
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子行業數字信號處理領域，尤其涉及一種采用多普勒頻移速度補償的數字壓控振蕩器。?

背景技術

目前，全球導航衛星系統(Global?Navigation?Satellite?System，簡稱GNSS)信號跟蹤技術多采用鎖相環(Phase?Locked?Loop，簡稱PLL)和鎖頻環(Frequency?Locked?Loop，簡稱FLL)技術。由于衛星信號經過距離衰減、大氣延遲、信號遮擋和多徑效應等因素后到達接收機天線時，信號強度已經極度微弱，所以為了得到足夠的信號增益，根據GNSS信號碼分多址的信號特點，高靈敏度接收機一般采用延長積分時間的方法以獲取足夠高的處理增益。?

以目前世界上最為成熟的GNSS系統，即美國的GPS為例，其民用碼信號的偽隨機碼周期為1毫秒，偽隨機碼碼片時間長度為1/1023毫秒，所以在一個偽隨機碼周期內的相干積分能提供?

G=10log[11/1023]≈30.1dB]]>

的處理增益。?

在實際工程經驗中，一般用輸入信號的載噪比(CNO)作為信號強弱的指標，該指標表現了信號功率和噪聲功率密度的比值，考慮到GPS信號的信號帶寬B，則其射頻信號信噪比可以表示為?

SN_RF＝CNO-10log(B)?

對于GPS信號來說，B＝2.046MHz。?

在經過了相干積分之后，得到的基帶信號信噪比可以表示為?

SN_Baseband＝SN_RF+G＝CNO-10log(B)+30.1dB?

下表給出了幾種不同輸入信號強度情況下的基帶信噪比的情況。?

表1：對不同CNO信號進行1毫秒相干積分后的基帶信噪比?

可見在CNO變弱的時候，基帶信噪比也隨之減弱，這會導致信號跟蹤環路無法鎖定信號相位。所以現代的高靈敏度接收機一般都采用延長積分時間的方法以提高處理增益，來跟蹤微弱信號。?

對輸入信號的載波相位跟蹤是通過對于跟蹤環路中的數字壓控振蕩器進行調整實現的。簡單而言，就是在每個相干積分周期結束的時刻得到同相輸出(I路)和正交輸出(Q路)，由I路和Q路的積分值通過鑒相器得到相位誤差信號，然后經過環路濾波器得到誤差控制信號，對壓控振蕩器進行調整。?

由上面描述可見，目前GNSS接收機跟蹤環路中的數字壓控振蕩器的調整操作是在每個積分周期結束時刻進行的，這樣就意味著在每個積分周期內本地產生的本地載波信號頻率是個常值。這樣就帶來一個問題：如果相干積分時間過長，則輸入信號的載波頻率就可能除了具有多普勒頻移，同時還可能具有多普勒頻移變化率，這樣和本地載波信號中的常量多普勒頻率就不吻合，由此必然帶來對輸入信號的載波信號跟蹤不穩定。借助物理學中的色散效應，在此把這種在相干積分時間周期內輸入信號載波頻率?出現一階變化率的問題稱做輸入信號載波多普勒頻率色散問題。?

另外在某些大動態應用場景中，如飛行器導航應用中，由于本地接收機的高動態導致接收到的信號載波多普勒即使在短時間內也不為常量，而呈現為具有一階變化率，即加加速度不可忽視，在這種情況下，即使較短的積分時間也會帶來輸入信號載波多普勒頻率色散問題。?

發明內容

(一)要解決的技術問題?

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種能夠考慮載波相位多普勒加速度效應的壓控振蕩器。該鑒頻器利用一個額外的相位遞增寄存器來使本地產生的載波信號具有多普勒頻率變化率，同時利用LSQ算法對輸入的一定歷史時間窗口內的載波多普勒頻率值進行分析，得到下一個積分周期內的輸入信號載波多普勒變化率，利用該估計值設置相位寄存器，從而解決輸入信號的載波多普勒加速度帶來的問題。?

(二)技術方案?