高灵敏度接收机跟踪环路设计

2 高灵敏的跟踪环路设计

　　在现有多款GPS、BD、GLONASS接收机基带算法和电路基础上，利用GNSS 研发平台和开发板，进一步试验和验证提高接收机自主灵敏度的方法。采用共用式匹配滤波器和相关器等灵活高效的电路结构，匹配滤波器用于搜索和捕获，相关器用于跟踪。不同通道、GPS和北斗二号分时共用同一匹配滤波器和相关器，以电路速度换取电路规模等手段，提高了系统的处理能力，从而达到了提高捕捉灵敏度，减小启动时间，减少伪捕捉现象，减小电路规模等目的。

　　算法上，采用了相干积分与非相干积分相结合的办法实现弱信号捕捉与跟踪。相干积分的效率高于非相干积分，但相干积分受比特符号反转的限制，且会减小频率搜索的步长，相干积分时间难以很长，所以只能采用相干积分与非相干积分相结合的办法，可将总的积分时间增加到秒级，以达到高灵敏度的目的。

　　依照如图6所示将经典载波跟踪环做出修改，核心思想是将传统的单点积分数据转化成一列数据，对该数据进行FFT变换后，可提高载波频率的估计精度，从而提高系统的跟踪灵敏度，基本达到了高灵敏度跟踪环路设计的要求。设定相干积分时间PIT=20 ms，预设频偏为20 Hz，当输入信号功率为-150~-160 dBm 时的仿真图如图8~图9所示。

　　由图7~图9可知，在弱信号情况下，环路依旧具备较强的频率跟踪能力。

　　3 结语

　　本文基于数字基带芯片的研究背景，设计并实现了GPS和BD2载波跟踪环路设计。提供了一种高灵敏的载波跟踪环路的仿真与实现，是高灵敏度接收机实现的核心技术。