AD7524KN芯片 集成电路

GPS接收机载波跟踪环路设计
载波跟踪环路设计是GPS接收机中的关键技术，载波环鉴别器的类型确定了跟踪环的类型，为了有效地防止因为数据跳变引起的鉴别误差，并且使其频率鉴别范围大，精度高，采用一种二阶锁频环(FLL)辅助三阶锁相环(PLL)的方法。通过Matlab仿真载波环路比较了两种鉴频和鉴相算法的性能。结果表明，该方法鉴别范围大，精度高，切实可行。
关键词：**定位系统；载波跟踪；锁相环；锁频环
0 引言
随着GPS卫星应用产业化进程的逐步发展，对导航接收机关键技术的攻关必将缩短卫星导航终端产品的研发周期，推进卫星导航应用产业化的进程。在GPS接收机中利用何种技术来快速跟踪卫星多普勒频偏的变化是面临的主要挑战。载波跟踪环路设计是GPS接收机中非常重要的环节，其性能的好坏直接影响到接收机的灵敏度。

选择ADA4898-2构成复合放大器是因为它具有出色的交流和直流性能。其-3 dB带宽为63 MHz。它在输出阶跃为5 V时的0.1%建立时间为90ns，压摆率可达55 V/µs。它还具有**低噪声。电压噪声密度为0.9 nV/√Hz，电流噪声密度为2.4 pA/√Hz。至于直流规格参数，它的性能表现也很好。典型输入失调电压为20 µV，温度漂移为1 µV/°C。偏置电流为0.1 µA。表3显示了CAEHCS的直流误差。输出电流失调降低至0.121 mA，这意味着误差范围在0.03%以下。CAEHCS的交流性能如表4所示。由于复合放大器的环路延迟，其建立时间和带宽均低于EHCS。由于ADA4898-2的电流噪声低，因此CAEHCS的输出噪声远低于EHCS的输出噪声。如数据手册中所标明的，ADA4870的反向输入电流噪声密度为47 pA/√Hz。通过使用几个kΩ级阻值的电阻，它将产生比电压噪声(2.1 nV/√Hz)高很多的噪声。然而，CAEHCS中的输入电流噪声密度为2.4pA/√Hz。它产生的输出噪声要低很多。

5．3 载波跟踪环仿真及分析
根据5．1和5．2节的仿真结果，FLL选择二象限反正切鉴别器，PLL也选择二象限反正切鉴别器。将鉴别器结果送入图2所示的环路滤波器，滤波结果送给数控振荡器，形成图1所示的闭环模式。接收机捕获时采用时域和频域二维搜索算法，根据FLL鉴别器的频率鉴别范围，设定频率搜索步长为500 Hz。接收机速度为500 m／s，加速度为10g时的仿真结果如图5所示。由图5可以看出，载波跟踪环路可以快速、准确地跟踪频率的变化，在3～4 s即可达到锁定状态。
6 结语
采用了二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环路。通过仿真可以看出，选用的鉴别器鉴别范围大，精度高，且对数据跳变不敏感。由鉴别器、环路滤波器和数控振荡器形成闭环回路，在高动态环境下，环路锁定时间短，载波测量精度高，具有一定的实用价值。

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