[实用新型]一种锁相环与副载波环联合鉴相跟踪环路

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星导航跟踪技术领域，具体涉及一种BOC调制信号锁相环与副载波环联合跟踪的环路。

背景技术

在GPS系统、Galileo系统和中国北斗系统中，二相相移键控（BPSK）调制是卫星导航系统最先采用的调制方式，然而由于信号数量增加和可用频带资源有限，在有限带宽下提高信号性能以及减小相邻信号间的干扰成为研究重点。独立的欧洲伽利略系统将在相同频带和新频带两者中使用类似的新导航信号。虽然一些新导航信号将继续使用BPSK调制，但是它们中的大多数将使用新的二进制偏移载波（BOC）调制方法，BOC调制的主要思想是减少BPSK调制信号之间的干扰。

二进制偏移载波（BOC）调制是以BPSK调制为基础，增加一个以方波作为子载波，对卫星产生的码信号辅助调制，子载波调制函数可以表示为                                                ，子载波速率是码率的整数倍，或者是码率的整数又二分之一倍，BOC调制标准表示形式为。之后再调制到主载波上，即信号和一个频率为的副载波相乘，使得信号的频谱分裂成两部分，位于主载波频率的左右两部分。

当接收的BOC信号使用本地产生的匹配BOC参考信号来相关时，作为结果的相关函数具有多个峰，当L门值和E门值之间的差产生的误差信号能够将P门引导到中心峰的顶点，从而将试验延迟等于真实延迟，实现精确延迟估计。但是若当E门和L门居于次级峰之一的两侧时，误差信号会将P门引导到次级峰（可能是负的），此时误差信号也为零，但试验延迟与真实延迟并不相对应，跟踪环路可能错误地锁定在边峰上，即出现跟踪模糊性。该现象被称为“假锁”或“滑移”。

为了消除BOC信号跟踪的模糊性问题，已提出了许多跟踪算法，如被称为“撞击跳跃”技术、二元估计技术以及将副载波与扩频码分离的三重环路跟踪技术。“撞击跳跃”技术通过增加一对称为特早门和特迟门与P门值进行比较，从而确定试验延迟。该算法是以长时间等待为代价，这对于导航系统来说是很严重的问题。

二元估计技术将BOC信号的多峰自相关函数映射为无模糊的二维函数。该技术可保证跟踪环路锁定在BOC信号相关函数的主峰上。但是，二元估计技术没有充分利用副载波的周期性，因此对于弱信号的跟踪稳定性较差。

在2010年由北航大学申请的名为一种二进制偏移载波信号跟踪环路专利中，引入了副载波跟踪环来消除BOC信号模糊性的问题，其中载波环和副载波环使用的鉴相器算法为二象限反正切鉴相器，但是没有考虑噪声对鉴相误差的影响。若有噪声存在的情况下，即：

 

其中，和分别代表载波环和副载波环鉴相器输出的相位误差。这里选用的二象限ATAN鉴相器虽然对180度相位不敏感，避免了输入中频BOC信号比特跳变对PLL和SLL的影响。当考虑在、、积分表达式中存在噪声项时，若和都很小，并且处在信噪比很低的环境下，会发现鉴相误差值淹没在噪声中，给鉴相结果带来很高的模糊度。

另外，在副载波与扩频码分离跟踪技术中，超前减滞后功率鉴相器算法采用的是单一的支路，即：

然而，超前和滞后码支路分别包括和两个支路，若只使用单一的支路进行鉴相会导致码跟踪环鉴相误差很大。

发明内容

本实用新型是通过这样的技术方案实现的：一种锁相环与副载波环联合鉴相跟踪环路，其特征在于，包括载波跟踪环、副载波跟踪环和扩频码跟踪环；

载波跟踪环包括载波数控振荡器，载波环数控振荡器与互相关处理单元、积分清零单元、载波环与副载波环联合鉴相器和PLL环路滤波器；依次连接形成环路；

副载波跟踪环包括副载波数控振荡器，副载波数控振荡器与互相关处理单元、积分清零单元、载波环与副载波环联合鉴相器和SLL环路滤波器依次连接形成环路；

扩频码跟踪环包括码数控振荡器，码数控振荡器与互相关处理单元、积分清零单元、扩频码环鉴相器和DLL环路滤波器依次连接形成环路。

码的跟踪误差。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了解决在信噪比较低时由噪声导致的相位模糊度问题的电路，针对二进制偏移载波信号跟踪的模糊性问题，在载波跟踪环和副载波跟踪环联合跟踪环路中采用一种联合鉴相方法解决了在信噪比较低时由噪声导致的相位模糊度问题，该方法提高了鉴相精度，实现精确跟踪。

附图说明

图1是本实用新型一种锁相环与副载波环联合鉴相跟踪环路的结构方框图；

图2是三阶数字环路滤波器方框图；