由圖2，環(huán)路濾波器的表達(dá)式為：

根據(jù)接收機(jī)的使用環(huán)境，確定環(huán)路濾波器的噪聲帶寬 Bnf 和B np ，就可以由表2 確定濾波器系數(shù)。注意,FLL 向?yàn)V波器的系數(shù)插入點(diǎn)與PLL 相比要提前一個(gè)積分器，這是因?yàn)镕LL 誤差的單位是Hz，而PLL 誤差的單位是相位單位。

圖2  二階FLL 輔助三階PLL 濾波器

5.仿真結(jié)果及分析

5. 1   FLL 鑒別器特性

采用預(yù)檢測(cè)積分時(shí)間T= 1 ms，在有數(shù)據(jù)調(diào)制的情況下( ±1 跳變/ ms) ，輸入頻率誤差范圍為± 400 Hz,對(duì)四象限反正切( atan2) 和二象限反正切( atan) 鑒別器進(jìn)行仿真，結(jié)果見圖3。由圖3 可以看出，atan2 鑒別算法已不能鑒別出真正的頻率誤差，而atan 可以鑒別的范圍達(dá)到±250 H z。

圖3   有數(shù)據(jù)調(diào)制下的FLL 鑒頻特性

5. 2   PLL 鑒別器特性

采用預(yù)檢測(cè)積分時(shí)間T= 1 ms，輸入相位誤差范圍為±180°，對(duì)表1 的三種相位鑒別器進(jìn)行仿真，結(jié)果見圖4。通過圖4 可看出，只有二象限反正切( atan) 鑒別器在±90°的范圍內(nèi)保持線性，且斜率與信號(hào)幅度無關(guān)。

圖4  PLL 鑒相特性

5. 3   載波跟蹤環(huán)仿真及分析

根據(jù)5. 1 和5. 2 節(jié)的仿真結(jié)果，F(xiàn)LL 選擇二象限反正切鑒別器，PLL 也選擇二象限反正切鑒別器。將鑒別器結(jié)果送入圖2 所示的環(huán)路濾波器，濾波結(jié)果送給數(shù)控振蕩器，形成圖1 所示的閉環(huán)模式。接收機(jī)捕獲時(shí)采用時(shí)域和頻域二維搜索算法，根據(jù)FLL 鑒別器的頻率鑒別范圍，設(shè)定頻率搜索步長(zhǎng)為500 Hz。接收機(jī)速度為500 m/ s，加速度為10g 時(shí)的仿真結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可以看出，載波跟蹤環(huán)路可以快速、準(zhǔn)確地跟蹤頻率的變化，在3~ 4 s 即可達(dá)到鎖定狀態(tài)。

圖5  跟蹤到的頻率變化曲線

6.結(jié)語(yǔ)

采用了二階鎖頻環(huán)輔助三階鎖相環(huán)的載波跟蹤環(huán)路。通過仿真可以看出，選用的鑒別器鑒別范圍大，精度高，且對(duì)數(shù)據(jù)跳變不敏感。由鑒別器、環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器形成閉環(huán)回路，在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下，環(huán)路鎖定時(shí)間短，載波測(cè)量精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。