3阶锁相环路接收机的设计与实现

《3阶锁相环路接收机的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第35卷第lO期2008年10月应用科技AppliedScienceandTechnologyV01．35，No．10Oct．2008文章编号：1009—671X(2008)10—0017—043阶锁相环路接收机的设计与实现孔祥晖，席志红(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001)一摘要：低阶锁相环跟踪频率斜升信号时产生的稳态相差致使环路失锁，接收机无法锁定载波信号．针对这一问题提出一种具有3个零极点的3阶锁相环路，其产生零稳态相差，对含有多普勒频移的载波信号具有较好的锁定效果．给出3阶锁相环参数设计公式．使用频率预测预置锁相环中心频率使环路快速捕获信号，利用FFTI'

2、及卡尔曼滤波方法提高频率预测的精度，采用FPGA实现3阶载波接收机．结果显示，3阶PLL可稳定跟踪载波信号．关键词：3阶锁相环；频率斜升；卡尔曼滤波中图分类号：TP273文献标识码：ADesignandimplementationofthird-orderPLLreceiversKONGXiang—hui，XIZhi·hong(CollegeofInformationandCommunicationEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Duetosteadyphaseerror，low—or

3、derPLLhasatroubleintrackingfrequencyrampsignals，SOthatthereceivercannotlockcarriersignals．Thispaperproposedatypeofthird—orderPLLwiththreezeropoles，henceithadbetterlockingefkctoncarriersignalswithDopplershiftsinceitgeneratedzerophaseell'ors．Thedesignex·pressionsforthird—orderPLL§parametersweregive

4、n．Withthismethod．thecentralfrequencyofPLLwasusedtoquicklycapturesignals．TheF丌andKalmanfilteringwereemployedtoimprovetheprecisionoffrequencypredic-tion；andtheFPGAwasutilizedtoimplementathird—ordercarrierreceiver．Theresearchoutcomeshowedthattheproposedthird—ordercarrierreceivercantrackcarriersignal

5、ssteadily．Keywords：third—orderphase—lockedloop；frequencyramp；Kalmanfiltering接收机接收来自飞行器应答机下发的下行信号中，存在多普勒频移，而较大的多普勒频率会使得接收机无法准确跟踪载波信号．另外，由于受航天器应答机星上发射功率的限制，且目标距离又很远，接收信号很弱，造成中频输出信号的载噪比很低，以致信号淹没在噪声之中，给遥测信号的解调，测距、测速信号的提取，以及角跟踪都带来实际困难．由于锁相环具有良好的频率跟踪的窄带滤波性能及低门限解调性能，所以锁相环技术被广泛应用于测控系统接收机中⋯．文中在此基础上设计了窄带3阶

6、锁相环接收机，解决了深空中频率斜升信号的捕获问题．1采用窄带3阶环的原因外界输入信号的形式大致可以分为3种：相位阶跃信号、频率阶跃信号、频率斜升信号．深空多普勒信号即归属于频率斜升信号．有2点原因限定要采用窄带3阶锁相环去捕获频率斜升信号：1)3阶环产生的稳态相差为理论零值【2J．相差的大小直接影响环路的稳定性，1、2阶环都会产生不同大小的稳态相差值，对于高动态的多普勒信号都无法稳定实现跟踪．2)窄带提升环路信噪比．由于深空环境复杂、信号传输距离长，这就使得深空信号的载噪比(CNR)较低．经过接收机前置滤波器时，虽一定程度提高输入到PLL环路的信噪比(SNR)，但PLL自身灵敏度仍然受噪

7、声影响较大．因此，设窄PLL噪声等效带宽BL可以提升PLL环路信噪比旧J，式(1)收稿日期：2008-03-03．作者简介：孔祥晖(1982．)，男，硕士研究生．主要研究方向：通信与信息系统，E—mail：00kxh@163．corn．·18·应用科技第35携给出阏者关系。㈣=(熹)；×鑫㈩式中：(导)。为环路馈噪比，《熹)；为输入馈噪比，Bi为前置带宽．23阶环稳定性锁相环是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。而设计系统的