北斗卫星信号多普勒频移的电路设计知识.pdf

北斗卫星信号多普勒频移的电路设计主要关注的是如何在卫星导航接收机中处理由于卫星与接收机之间相对运动导致的多普勒频移。多普勒频移是由于信号源与接收器之间的相对速度引起的一种频率变化现象，对于卫星导航系统来说，这种频移会影响信号的解调和定位精度。 在北斗卫星导航系统中，接收机需要准确地剥离掉载波上的多普勒频移，以便进行伪码相关运算，提取导航电文数据。设计载波多普勒剥离电路的目标就是实现这一功能。文章介绍了载波多普勒频移产生的原因，以及剥离多普勒频移的原理和方法。具体设计中，首先考虑了北斗卫星导航接收机的基带数字处理部分，通过混频器去除中频信号中的多普勒频移载波，然后通过伪码相关运算获取所需导航信息。 在设计过程中，载波多普勒频率的搜索范围设定为±10 kHz，这是基于接收机可能处于的低速到高速运动状态，确保覆盖可能的多普勒频移范围。捕获阶段，信号处理涉及二维搜索，包括伪码相位和多普勒频移方向的搜索。多普勒方向的搜索通过调节本地产生的载波与输入信号相乘，实现载波分量的去除。 为了降低基带信号处理的功耗，采用了抽取滤波器对RF采样的中频信号进行降频处理，同时保持信号完整性。经过抽取滤波器后的I/Q两路信号中，高频载波已被剥离，接下来的多普勒模块负责进一步找出载波的多普勒分量。 多普勒模块包括载波NCO（数控振荡器）和载波多普勒剥离两个子模块。载波NCO是生成离散正余弦信号的关键，通常用于载波跟踪环中生成混频所需的同相和正交载波。NCO的实现方式有实时计算法和查找表法，考虑到接收机的高采样频率，采用查找表法更为高效。NCO由加法器和寄存器构成的相位累加器实现，能够生成所需频率的正弦和余弦波形。 通过MATLAB和Modelsim的仿真，验证了设计的载波多普勒剥离模块性能满足北斗卫星接收机的需求，从而确保了在不同速度和天气条件下接收机的高精度定位、导航和授时能力。这一电路设计对于提高北斗卫星导航系统的整体性能具有重要意义。