直扩导航系统中数字科思塔斯环的FPGA设计与实现

Colbie

直扩导航系统中数字科思塔斯环的FPGA设计与实现

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引言
扩频接收机载 波的同步包括捕获和跟踪两个过程，载波捕获即多普勒频移的粗略估计通常包含在伪码 同步过程中，而精确的载波相位及多普勒频移则通过FLL（锁频环）和 PLL（锁相环）跟踪来实现。锁 频环直接跟踪载波频率，而锁相环则直接对载波相位进行跟踪。锁相环具有较高的跟踪精度，但对通信 链路干扰的容忍能力差，特 别是受载体动态引入的多普勒频移影响较大；而锁频环具有较好的动态性 能，但跟踪精度较低。载波跟踪环的跟踪精度决定了最后定位测量的精度。常规接收机中载 波跟踪是 在数字延迟锁定环对伪码相关解扩的基础上，通过科斯塔斯环（PLL的一种）重构载波相位解调BPSK 数据实现的。当多普勒频移高于±40kHz ，多普勒频率一次变化率为4kHz/s ，二次变化率为200Hz/ s2时，接收机的PLL将不能稳定工作。由于在系统设计中，多普勒频移远小于这一极限值，另外，锁频 环鉴别器需要两组相关积分 采样点用于计算频率差值，并且这两组采样值应该在同一个数据位时间区 间之内。系统中，由于积分时间与调制数据位宽度相同，每次得到的相关采样值将位于不同 的数据位 区间内，不适合使用锁频环，故只采用科斯塔斯环完成载波频率和相位的跟踪。
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