[发明专利]使用矢量法分析松尾环载波相位跟踪原理的方法

说明书

本发明提供了一种使用矢量法分析松尾环载波相位跟踪原理的方法，包括建立矢量直角坐标系；用一根旋转矢量表示外界输入信号，记为输入旋转矢量；用两根正交旋转矢量表示本地恢复的两个正交载波，记为本地恢复的正交旋转矢量；获取输入旋转矢量在本地恢复的正交旋转矢量上面的投影，作为外界输入信号与本地恢复的两个正交载波的相关性；沿用数学推导式原理分析法得出压控振荡器输出频率随同相、正交相关性变化而变化的情况；将外界输入信号频率和压控振荡器VCO输出频率的大小与旋转矢量旋转快慢进行关联。本发明能够直观简便地形成关于“松尾环”的本地载波同步、跟踪原理，帮助更好地研制出满足各种需要的4相PSK信号解调器。

技术领域

本发明涉及松尾环载波相位跟踪技术领域，具体地，涉及一种使用矢量法分析松尾环载波相位跟踪原理的方法。

背景技术

四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)是一种性能优良，广泛用于现代数字移动通信的调制方式。它频带利用率高，是二相相移键控(Binary Phase ShiftKeying，BPSK)的两倍；误码率指标好，相干检测时同等信号强度下误码率与BPSK相同。但也存在信号受快衰弱和多普勒效应影响大，相干载波特别难以跟踪等问题。

为了解决相干载波难以跟踪问题，目前通常采用科斯塔斯环或科斯塔斯环的变形环—松尾环(以下简称“松尾环”)的办法，进行相干载波跟踪。而为了在“松尾环”上做好跟踪，掌握跟踪原理是关键。

令人遗憾的是，目前书籍和论文上能看到的内容大都集中在：1)电路原理框图；2)鉴相特性；3)MATLAB性能仿真；鲜有载波同步、跟踪原理叙述，究其原因，可能缺少一种简单、直观的分析方法。

现有的松尾环载波相位跟踪的分析方法需要通过如下步骤进行：

1)设定输入信号为Cos(ωt+θ₁+Φ_k)，其中ω是输入信号的角频率；θ₁是输入信号的初相；Φ_k是调制附加相位；

2)设定本地恢复的正交载波信号为和Cos(ωt+θ₂)，θ₂本地恢复的正交载波信号的初相；并将二个信号的初相差Δθ＝θ₁-θ₂的变化视为环路跟踪原理的讨论对象；

3)分析同相相关性随Δθ的变化情况，即对Cos(ωt+θ₁+Φ_k)×Cos(ωt+θ₂)进行计算，并分析大小变化情况；

4)分析正交相关性随Δθ的变化情况，即对进行计算，并分析大小变化情况；

5)根据松尾环原理框图，分析VCO随同相、正交相关性的变化情况；

6)根据压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)频率变化的积分就是相位变化的概念，观察回控相差是否与初始假设相差相反，最终看出本地载波是否能够实现跟踪。

上述方法的缺点，1)～4)和6)的描述全部是数学描述，含义比较抽象和晦涩，与通常的原理分析往往用文字简洁直观描述的做法，有一定距离。另外，VCO频率变化如何导致跟踪也不能得到形象直观地说明。

通过综合原理框图、鉴相特性推导过程，和旋转矢量等知识，提出了一种能用于松尾环载波相位跟踪原理分析的方法——矢量法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种使用矢量法分析松尾环载波相位跟踪原理的方法。

根据本发明提供的使用矢量法分析松尾环载波相位跟踪原理的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立矢量直角坐标系；