GPS接收機載波跟蹤環路設計
4 載波環濾波器
環路濾波器的作用是降低噪聲,以便對原始信號進行精確估計,其階數和帶寬決定了它對信號的動態響應。為了使接收機適應高動態環境,本文采用二階FLL輔助三階PLL的環路濾波器,其原理框圖見圖2。環路濾波器的特性見表2。

接收機完成捕獲、碼跟蹤后進入載波跟蹤模塊,由于此時多普勒頻移較大,所以FLL與PLL同時工作,給環路濾波器輸入頻差和相差,當頻率誤差減小到PLL可以容忍的范圍時,將環路濾波器的輸入頻差設為零,即環路轉變為純PLL跟蹤模式。
由圖2,環路濾波器的表達式為:

根據接收機的使用環境,確定環路濾波器的噪聲帶寬Bnf和Bnp,就可以由表2確定濾波器系數。注意,FLL向濾波器的系數插入點與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。
5 仿真結果及分析
5.1 FLL鑒別器特性
采用預檢測積分時間T=1 ms,在有數據調制的情況下(±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 Hz。

5.2 PLL鑒別器特性
采用預檢測積分時間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°的范圍內保持線性,且斜率與信號幅度無關。












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