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GPS接收機載波跟蹤環(huán)路解決方案


時間:2018-01-03 作者:儀商網(wǎng)
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由圖2,環(huán)路濾波器的表達式為:


根據(jù)接收機的使用環(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 向濾波器的系數(shù)插入點與PLL 相比要提前一個積分器,這是因為FLL 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)檢測積分時間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,對四象限反正切( atan2) 和二象限反正切( atan) 鑒別器進行仿真,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)檢測積分時間T= 1 ms,輸入相位誤差范圍為±180°,對表1 的三種相位鑒別器進行仿真,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。接收機捕獲時采用時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)定頻率搜索步長為500 Hz。接收機速度為500 m/ s,加速度為10g 時的仿真結(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、準確地跟蹤頻率的變化,在3~ 4 s 即可達到鎖定狀態(tài)。



圖5  跟蹤到的頻率變化曲線

6.結(jié)語

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,在高動態(tài)環(huán)境下,環(huán)路鎖定時間短,載波測量精度高,具有一定的實用價值。


關(guān)鍵詞:衛(wèi)星導(dǎo)航 GPS 接收機 載波跟蹤環(huán)路    瀏覽量:501

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