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卫星导航抗干扰接收机AGC电路模型分析与优化设计方法

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国防科技大学学报 2017年第6期39卷 25-30页

作者：李柏渝唐小妹聂俊伟刘哲国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

为适应"导航战"下的强干扰输入,导航接收机对模拟信道的动态范围提出了更高的要求。在给定的信噪比恶化容限约束下,原有的分析方法给出了二维曲线分析模型,得到了动态范围的优化设计及各级增益划分方法,但仅适用于输出功率基本不变的自... 详细信息

为适应"导航战"下的强干扰输入,导航接收机对模拟信道的动态范围提出了更高的要求。在给定的信噪比恶化容限约束下,原有的分析方法给出了二维曲线分析模型,得到了动态范围的优化设计及各级增益划分方法,但仅适用于输出功率基本不变的自动增益控制电路。基于增加的自动增益控制输出回退功率这一参数,提出了一种三维曲面求解模型,揭示了各电路参量与模拟信道动态范围的约束关系,可适用于输出功率变化的自动增益控制电路,以实现更高的动态范围。针对三维模型中参数求解复杂的问题,利用纯衰减网络的特性,将复杂的数值求解简化为直线求解,大幅降低了设计复杂度。在给出的设计实例中,动态范围测试结果与设计预期吻合较好,验证了方法的正确性。

关键词：导航接收机抗干扰大动态范围通用设计方法

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多频卫星接收机射频电路的研究与实现

多频卫星接收机射频电路的研究与实现

作者：李柏渝国防科学技术大学

学位级别：硕士

卫星接收机是现代通信技术发展的产物,已在卫星导航定位、卫星电视直播以及卫星数字广播等领域中得到广泛的应用。射频电路是卫星接收机中一个非常重要的组成部分,它对接收到的微弱卫星信号进行放大与下变频处理后输出给后端的信号处... 详细信息

卫星接收机是现代通信技术发展的产物,已在卫星导航定位、卫星电视直播以及卫星数字广播等领域中得到广泛的应用。射频电路是卫星接收机中一个非常重要的组成部分,它对接收到的微弱卫星信号进行放大与下变频处理后输出给后端的信号处理电路。如果没有射频电路,信号处理电路将难以对微弱的射频卫星信号进行直接采集。因此,射频电路是整个信号接收链路中的一个枢纽,整个接收机的噪声系数、灵敏度等关键指标也都主要由该电路决定。本文以某国家工程型号项目为背景,深入研究了卫星接收机射频电路的总体设计,探讨了工程实现中的关键技术,并完成了射频电路的具体硬件实现。信号输出方式的选择是射频电路总体设计中应当首先考虑的问题。不同的信号输出方式对射频电路有着不同的要求,合理的选择信号输出方式可以大幅度降低后端信号处理的复杂度。然而在以往的文献中很少对此进行过全面的分析。论文详细比较了三种不同的信号输出方式——基带复信号、中频复信号和中频实信号在RF电路和后端数字信号处理复杂度上的区别;并为接收机选择了中频复信号输出方式,在降低数字信号处理复杂度的同时,还能在某些对I / Q双通道幅相一致性要求严格的应用场合兼容中频实信号输出方式。频率规划是射频电路总体设计中的重要步骤。对于采用中频实信号输出方式的接收机而言,一个好的频率规划方案能够保证信号采样之后得到的各个“谱块”之间的过渡带最大,从而最大限度的减轻基带信号处理的负担。在以往有关接收机设计的文献中很少对此进行过详细的分析,其主要原因是大多数接收机系统的信号带宽较窄(通常在2、3MHz以下),fIF和fS受到的限制较少,可以很轻易的保证采样之后各“谱块”有足够的过渡带宽。但是,当接收机系统的信号带宽变宽时(如10MHz以上),频率规划会受到诸多条件的严格限制。论文应用带通采样定理,分析了带宽已知情况下,中频频率fIF和采样频率fS应当满足的约束关系;证明了中频频率fIF任意两个取值区间的等价性;导出了采样频率给定条件下的中频频率fIF-opt;结合实际接收信号的带宽,给出了接收机采用中频实信号输出方式条件下的最优频率规划方案,减少了基带信号处理的复杂度。论文还讨论了低噪声系数、低相位噪声、电磁兼容和抗干扰等卫星接收机实现中的关键技术,并给出了具体解决措施。

关键词：卫星接收机射频前端信号输出方式频率规划射频电路关键技术

通道非理想特性对导航接收机伪码测距零值的影响分析

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电子与信息学报 2011年第9期33卷 2138-2143页

作者：李柏渝陈雷李彩华欧钢国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073

零值测量是卫星导航系统的一个重要指标。实际物理信道的幅度频率特性与相位频率特性会对时延估计零值产生不同的影响。目前尚没有针对该问题的一般性的量化分析方法。该文定量分析了任意通道非理想特性对于伪码测距零值的影响;并在软... 详细信息

零值测量是卫星导航系统的一个重要指标。实际物理信道的幅度频率特性与相位频率特性会对时延估计零值产生不同的影响。目前尚没有针对该问题的一般性的量化分析方法。该文定量分析了任意通道非理想特性对于伪码测距零值的影响;并在软件接收机上对分析结果进行了仿真验证,仿真结果与理论分析高度吻合。该文中的分析模型与分析方法可推广用于通道非理想特性对于载波相位零值影响的分析。

关键词：导航接收机伪距零值通道非理性特性

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BDS三频非差观测数据周跳探测与修复方法

国防科技大学学报 2016年第3期38卷 12-18页

作者：王兴刘文祥李柏渝孙广富国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

随着三频技术的出现,多频观测量及其丰富的线性组合特性为周跳的探测与修复提供了新的契机。因此提出三频非差观测量线性组合对载波相位观测数据中周跳进行实时探测及修复的方法。该方法构造无几何无电离层的码相组合,并通过对历元间的... 详细信息

随着三频技术的出现,多频观测量及其丰富的线性组合特性为周跳的探测与修复提供了新的契机。因此提出三频非差观测量线性组合对载波相位观测数据中周跳进行实时探测及修复的方法。该方法构造无几何无电离层的码相组合,并通过对历元间的电离层延迟变化量进行实时估计与消除,构造出第三组线性无关的周跳探测量。用30 s采样间隔的北斗三频实测数据对算法性能进行验证,试验结果表明:该方法可以有效地对各频点的周跳实现探测与修复,即使在电离层活跃的应用场景中,该方法依然具有较好的性能。

关键词：北斗导航卫星系统三频非差观测数据周跳电离层活跃场景

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局部最大延迟检测抗转发欺骗干扰算法

国防科技大学学报 2016年第1期38卷 69-73页

作者：范广腾黄仰博李柏渝孙广富国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

接收机在进行窄带干扰抑制后,其输出信号的相关峰会发生分裂。使用传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法,会使得捕获锁定的相关值为真实信号的旁瓣。针对该问题提出一种基于局部相关值最大的时延检测方法,在真实信号相关峰分裂... 详细信息

接收机在进行窄带干扰抑制后,其输出信号的相关峰会发生分裂。使用传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法,会使得捕获锁定的相关值为真实信号的旁瓣。针对该问题提出一种基于局部相关值最大的时延检测方法,在真实信号相关峰分裂所产生的旁瓣与欺骗信号不重合前提下,通过对主瓣三个码片范围内最大值的搜索,保证捕获不会锁定在旁瓣,再选择局部最大值中的最早码相位点从而避免锁定到转发欺骗干扰。与传统的基于信号到达时间的抗转发欺骗干扰算法相比,在无窄带干扰情况下,所提算法性能相当;在存在窄带干扰情况下,其性能明显优于传统算法。通过数值仿真验证了方法的有效性。

关键词：转发欺骗干扰窄带干扰相关峰分裂局部最大

二阶阶跃畸变模型下的卫星自主完好性监测接收机测距精度分析

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国防科技大学学报 2014年第5期36卷 111-116页

作者：关刚强牟卫华李柏渝王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真... 详细信息

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。

关键词：卫星自主完好性监测测距精度信号畸变二阶阶跃

数控振荡器相位截断对频域抗干扰性能影响分析

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国防科技大学学报 2015年第3期37卷 28-33页

作者：李建聂俊伟李柏渝王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

全球导航卫星系统频域抗干扰接收机中,普遍采用数控振荡器生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对数控振荡器进行相位截断。而数控振荡器相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从数控振荡器相位截断导致的本振杂散着手,从... 详细信息

全球导航卫星系统频域抗干扰接收机中,普遍采用数控振荡器生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对数控振荡器进行相位截断。而数控振荡器相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从数控振荡器相位截断导致的本振杂散着手,从理论上分析其对混频和频域抗干扰环节的影响。在此基础上,给出一种数控振荡器查找表地址位宽的理论计算模型,使得接收机的载噪比损耗接近无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机。仿真结果表明,抑制带宽大于100k Hz、干信比小于80d Bc的窄带干扰时,计算的数控振荡器查找表地址位宽不超过10bit。与无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机相比,采用数控振荡器混频的抗干扰接收机的载噪比损耗最多增加0.6d B。

关键词：全球导航卫星系统接收机相位截断频域抗干扰载噪比损耗

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星地非理想通道下的导航信号测距偏差分析

国防科技大学学报 2018年第3期40卷 88-94页

作者：肖伟李柏渝刘文祥孙广富国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

针对广义信道下伪码测距偏差与各部分通道测距偏差叠加值的等效性问题,研究星地叠加通道和部分通道特性对伪码测距偏差的影响,并对实际通道中伪距"分层"现象的成因展开分析。通道非理想特性会对导航信号伪码跟踪性能产生影响,综合考虑... 详细信息

针对广义信道下伪码测距偏差与各部分通道测距偏差叠加值的等效性问题,研究星地叠加通道和部分通道特性对伪码测距偏差的影响,并对实际通道中伪距"分层"现象的成因展开分析。通道非理想特性会对导航信号伪码跟踪性能产生影响,综合考虑星地两端通道的非理想特性,通过对导航信号伪码跟踪函数和不同类型通道建模,研究了星地叠加通道和部分通道特性对伪码测距偏差的影响。结合几类典型星地非理想通道,利用软件接收机展开仿真验证。通过分析几类典型通道对伪码测距偏差的影响,解释了零基线双差观测量中伪距"分层"现象的成因。文中模型与相关分析方法可用于解释相关信号质量问题,并指导接收机通道的最优化设计。

关键词：伪码测距偏差非理想通道信号畸变伪距分层

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GNSS双接收机抗欺骗技术

国防科技大学学报 2016年第3期38卷 45-49页

作者：肖岭唐小妹李柏渝孙广富国防科技大学电子科学与工程学院

欺骗干扰能使目标接收机得出错误的位置、时间结果,是GNSS应用安全性的一个严重威胁。提出一种利用两个接收机伪距测量值单差的抗欺骗方法,利用方差分析技术推导基于伪距单差的欺骗信号最优检测量,并分析检测量的统计特性。经分析,接收... 详细信息

欺骗干扰能使目标接收机得出错误的位置、时间结果,是GNSS应用安全性的一个严重威胁。提出一种利用两个接收机伪距测量值单差的抗欺骗方法,利用方差分析技术推导基于伪距单差的欺骗信号最优检测量,并分析检测量的统计特性。经分析,接收机噪声、接收机基线长度和卫星个数等参数对检测性能的影响较大;在接收机噪声和卫星个数未知的情况下,可以通过增大接收机基线长度来提高检测性能。仿真结果表明,当接收机间的基线长度为10 m时,0.01虚警概率下,欺骗信号的检测概率可达98%。

关键词：欺骗干扰伪距单差方差分析