數字基帶芯片揭秘：高靈敏度接收機跟蹤環路設計

　　2 高靈敏的跟蹤環路設計

　　在現有多款GPS、BD、GLONASS接收機基帶算法和電路基礎上，利用GNSS 研發平臺和開發板，進一步試驗和驗證提高接收機自主靈敏度的方法。采用共用式匹配濾波器和相關器等靈活高效的電路結構，匹配濾波器用于搜索和捕獲，相關器用于跟蹤。不同通道、GPS和北斗二號分時共用同一匹配濾波器和相關器，以電路速度換取電路規模等手段，提高了系統的處理能力，從而達到了提高捕捉靈敏度，減小啟動時間，減少偽捕捉現象，減小電路規模等目的。

　　算法上，采用了相干積分與非相干積分相結合的辦法實現弱信號捕捉與跟蹤。相干積分的效率高于非相干積分，但相干積分受比特符號反轉的限制，且會減小頻率搜索的步長，相干積分時間難以很長，所以只能采用相干積分與非相干積分相結合的辦法，可將總的積分時間增加到秒級，以達到高靈敏度的目的。

　　依照如圖6所示將經典載波跟蹤環做出修改，核心思想是將傳統的單點積分數據轉化成一列數據，對該數據進行FFT變換后，可提高載波頻率的估計精度，從而提高系統的跟蹤靈敏度，基本達到了高靈敏度跟蹤環路設計的要求。設定相干積分時間PIT=20 ms，預設頻偏為20 Hz，當輸入信號功率為-150~-160 dBm 時的仿真圖如圖8~圖9所示。

　　由圖7~圖9可知，在弱信號情況下，環路依舊具備較強的頻率跟蹤能力。

　　3 結語

　　本文基于數字基帶芯片的研究背景，設計并實現了GPS和BD2載波跟蹤環路設計。提供了一種高靈敏的載波跟蹤環路的仿真與實現，是高靈敏度接收機實現的核心技術。