[發(fā)明專利]一種基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法

有效

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112362963B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 鄧濤;馬茂莉;劉慶會;吳亞軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海天文臺;中國科學院大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;H03L7/099
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，采用具有積分清零濾波器、鑒相器、環(huán)路濾波器以及載波重構器的costas型鎖相環(huán)，其特征在于，包括：

步驟S1，將costas型鎖相環(huán)連續(xù)系統轉換為離散化系統；

步驟S2，在所述離散化系統中，選取環(huán)路濾波器內部的一個節(jié)點作為信號頻率測量點，該節(jié)點與環(huán)路濾波器輸出端之間具有一個加法器環(huán)節(jié)和一個比例環(huán)節(jié)；

步驟S3，在選取的信號頻率測量點后加入積分器，將該積分器的輸出端作為信號的相位測量點，得到改進型鎖相環(huán)；

步驟S4，初始化所述改進型鎖相環(huán)結構的基本參數，同時計算中心頻率；

步驟S5，將測量信號輸入所述改進型鎖相環(huán)，在所述信號頻率測量點處測得信號的頻率，在所述信號相位測量點處測得信號的相位。

2.根據權利要求1所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S1中將連續(xù)系統轉換為離散系統的方法采用后向差分-延遲變換法或雙線性變換法。

3.根據權利要求1所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S4中改進型鎖相環(huán)結構的基本參數包括輸出信號相位、輸入信號和輸出信號的相位差以及環(huán)路濾波器的基本參數。

4.根據權利要求1所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S4中的中心頻率的計算方法為：使用快速傅里葉變換粗估計第一秒信號的頻率作為中心頻率。

5.根據權利要求3所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S5包括：

步驟S51，使用所述輸出信號相位得到輸出的兩路正交信號；

步驟S52，將所述輸出的兩路正交信號與輸入信號進行混頻得到兩路混頻信號；

步驟S53，對所述兩路混頻信號進行積分清零得到兩路積分清零信號；

步驟S54，使用鑒相器得到輸入和輸出信號的相位差；

步驟S55，對步驟S54得到的相位差進行濾波和積分；

步驟S56，根據步驟S55得到的表達式計算出信號頻率和信號相位；

步驟S57，重復步驟S51-S56，直至信號跟蹤完畢。

6.根據權利要求5所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S53中積分清零的過程為：對所述兩路混頻信號進行低通濾波。

7.根據權利要求5所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S54中輸入和輸出信號的相位差由反正切運算得到：

Δθ(t)＝arctan(X_I(t)/X_Q(t))，

式中，X_I(t)和X_Q(t)為兩路積分清零信號。

8.根據權利要求5所述的基于改進型鎖相環(huán)的多普勒頻率測量方法，其特征在于，所述步驟S56中得到的信號頻率和信號相位分別為：

f＝F₀+w₁(k+1)/(2π)，

式中，F₀為中心頻率，T為環(huán)路更新時間，k表示離散時間序列的時刻序列值，w₁(k+1)是選定的環(huán)路濾波器中的頻率測量點在第k+1時刻的輸出值，表示選定的相位測量點在k+1時刻的估計值。