CN102223164A - 用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了用于高动态过程的频差修正系统，包括依次连接的信号测量电路、信号运算电路、信号修正电路、信号发射电路；该系统的实现方法，包括以下步骤：（a）通过信号测量电路对系统的固有频差进行测量；（b）通过信号运算电路对测量到的固有频差进行计算；（c）将计算后的结果通过信号修正电路进行信号校正；（d）校正后的信号通过信号发射电路向外发射信号。本发明解决了用户机在高动态环境下的由于多普勒效应造成的失效问题；采用近似计算的方法，节约了FPGA宝贵的RAM资源，又降低了硬件电路复杂度。

Description

用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种频差修正系统及其实现方法，具体是指一种用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法。
背景技术
搭载在高速载体上的北斗一号用户机称为北斗一号高动态用户机，用户机在高动态运动过程中，将会产生多普勒效应，如果多普勒效应带来的频差超过北斗卫星的接收范围，将会导致用户机无法正常通信。因此，在高动态运动环境下，需要一套特殊的电路和算法来计算接收信号的多普勒频差，进而修正发射信号频率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法，克服在高动态运动过程中，多普勒效应带来的频差超过北斗卫星的接收范围，导致用户机无法正常通信的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明用于高动态过程的频差修正系统，包括依次连接的信号测量电路、信号运算电路、信号修正电路、信号发射电路。
所述的信号测量电路包括本地系统时钟、与本地系统时钟连接的测量固有频差电路、以及与测量固有频差电路连接的10M晶振，所述测量固有频差电路与信号运算电路连接。
所述的信号运算电路包括频差信号计算电路，所述频差信号计算电路分别与信号测量电路、信号修正电路连接，在频差信号计算电路上还连接有接收跟踪环路电路。
所述的信号修正电路包括发射码钟电路，所述发射码钟电路上分别连接有基带发射电路、校频电路，基带发射电路和校频电路分别与信号发射电路连接。
所述的信号发射电路包括与信号修正电路连接的16.32M VCO和调制器，所述16.32M VCO与调制器连接。
用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，包括以下步骤：
（a）通过信号测量电路对系统的固有频差进行测量；
（b）通过信号运算电路对测量到的固有频差进行计算；
（c）将计算后的结果通过信号修正电路进行信号校正；
（d）校正后的信号通过信号发射电路向外发射信号。
进一步讲，所述的步骤（a）包括以下步骤：
（a1）以信号测量电路中的10M晶振为基准，分频1HZ ；
（a2）通过信号测量电路中的本地系统时钟与通过步骤（a）得到的分频信号计算得出固有频差，其计算方法为：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
式中，F标称为本地系统时钟标称值69M，
ΔF为本地系统时钟与标称值的频率差，
FCW标称为本地系统时钟标称值所对应接收码环DDS频率字，
ΔFCW固有偏差为接收电路本地时钟值所对应的接收码环DDS频率字与FCW标称之差，则：
Figure 421163DEST_PATH_IMAGE002
进一步讲，所述的步骤（b）包括以下步骤：
（b1）通过信号运算电路中的接收跟踪环路电路来实现接收环路频率字FCW接收；
（b2）将通过步骤（b1）得到的信号通过信号运算电路中的频差信号计算电路进行计算，计算得到发射频率字FCW发射=2FCW标称+ΔFCW固有偏差-FCW接收。
所述的步骤（c）包括以下步骤：
（c1）通过信号修正电路中的发射码钟电路发射信号至校频电路，由校频电路通过发射的压控电压来控制发射电路的发射频率；
（c2）信号修正电路中的校频电路传送压控电压给信号发射电路中的16.32M VCO；
（c3）信号发射电路中的16.32M VCO将检测信号反馈至修正电路中的校频电路，同时信号发射电路中的16.32M VCO将发射信号传送至信号发射电路中的调制器；
重复步骤（c1）至（c3）。
所述的步骤（d）是将信号发射电路中的16.32M VCO的信号与信号修正电路中的基带发射电路的信号进行调制解调，并向外界发射信号。
在FPGA上设定的逻辑电路，并通过该逻辑电路实现上述步骤，以实现对卫星信号的接收、测量固有频差、对固有频差的计算、校正，以达到用户机能够接收的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1本发明用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法，解决了用户机在高动态环境下的由于多普勒效应造成的失效问题。
2本发明用于高动态过程的频差修正系统及其实现方法，采用近似计算的方法，节约了FPGA宝贵的RAM资源，又降低了硬件电路复杂度。
附图说明
图1为本发明电路图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，用于高动态过程的频差修正系统，包括依次连接的本地系统时钟、测量固有频差电路、频差信号计算电路、发射码钟电路、校频电路、16.32M VCO、调制器，在测量固有频差电路上连接有10M晶振，在频差信号计算电路上还连接有接收跟踪环路电路，发射码钟电路同时与基带发射电路连接，基带发射电路与调制器连接。
用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，步骤如下：
（a1）以信号测量电路中的10M晶振为基准，分频1HZ ；
（a2）通过信号测量电路中的本地系统时钟与通过步骤（a）得到的分频信号计算得出固有频差，其计算方法为：
Figure 816372DEST_PATH_IMAGE001
式中，F标称为本地系统时钟标称值69M，
ΔF为本地系统时钟与标称值的频率差，
FCW标称为本地系统时钟标称值所对应接收码环DDS频率字，
ΔFCW固有偏差为接收电路本地时钟值所对应的接收码环DDS频率字与FCW标称之差，则：
Figure 568428DEST_PATH_IMAGE002
（b1）通过信号运算电路中的接收跟踪环路电路来实现接收环路频率字FCW接收；
（b2）将通过步骤（b1）得到的信号通过信号运算电路中的频差信号计算电路进行计算，计算得到发射频率字FCW发射=2FCW标称+ΔFCW固有偏差-FCW接收。
（c1）通过信号修正电路中的发射码钟电路发射信号至校频电路，由校频电路通过发射的压控电压来控制发射电路的发射频率；
（c2）信号修正电路中的校频电路传送压控电压给信号发射电路中的16.32M VCO；
（c3）信号发射电路中的16.32M VCO将检测信号反馈至修正电路中的校频电路，同时信号发射电路中的16.32M VCO将发射信号传送至信号发射电路中的调制器；
重复步骤（c1）至（c3）。
（d）将信号发射电路中的16.32M VCO的信号与信号修正电路中的基带发射电路的信号进行调制解调，并向外界发射信号。
如上所述，便可以很好地实现本发明。

Claims (10)

1.用于高动态过程的频差修正系统，其特征在于：包括依次连接的信号测量电路、信号运算电路、信号修正电路、信号发射电路。
2.根据权利要求1所述的用于高动态过程的频差修正系统，其特征在于：所述的信号测量电路包括本地系统时钟、与本地系统时钟连接的测量固有频差电路、以及与测量固有频差电路连接的10M晶振，所述测量固有频差电路与信号运算电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于高动态过程的频差修正系统，其特征在于：所述的信号运算电路包括频差信号计算电路，所述频差信号计算电路分别与信号测量电路、信号修正电路连接，在频差信号计算电路上还连接有接收跟踪环路电路。
4.根据权利要求1所述的用于高动态过程的频差修正系统，其特征在于：所述的信号修正电路包括发射码钟电路，所述发射码钟电路上分别连接有基带发射电路、校频电路，基带发射电路和校频电路分别与信号发射电路连接。
5.根据权利要求1所述的用于高动态过程的频差修正系统，其特征在于：所述的信号发射电路包括与信号修正电路连接的16.32M VCO和调制器，所述16.32M VCO与调制器连接。
6.用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，包括以下步骤：
（a）通过信号测量电路对系统的固有频差进行测量；
（b）通过信号运算电路对测量到的固有频差进行计算；
（c）将计算后的结果通过信号修正电路进行信号校正；
（d）校正后的信号通过信号发射电路向外发射信号。
7.根据权利要求6所述用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，其特征在于，所述的步骤（a）包括以下步骤：
（a1）以信号测量电路中的10M晶振为基准，分频1HZ ；
（a2）通过信号测量电路中的本地系统时钟与通过步骤（a）得到的分频信号计算得出固有频差，其计算方法为：
Figure 201010611012X100001DEST_PATH_IMAGE002
式中，F标称为本地系统时钟标称值69M，
ΔF为本地系统时钟与标称值的频率差，
 FCW标称为本地系统时钟标称值所对应接收码环DDS频率字，
ΔFCW固有偏差为接收电路本地时钟值所对应的接收码环DDS频率字与FCW标称之差。
8.则：
根据权利要求6所述用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，其特征在于，所述的步骤（b）包括以下步骤：
（b1）通过信号运算电路中的在接收跟踪环路电路中提取接收环路频率字FCW接收；
（b2）将通过步骤（b1）得到的信号通过信号运算电路中的频差信号计算电路进行计算，计算得到发射频率字FCW发射=2FCW标称+ΔFCW固有偏差-FCW接收。
9.根据权利要求6所述用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，其特征在于，所述的步骤（c）包括以下步骤：
（c1）通过信号修正电路中的发射码钟电路发射信号至校频电路，由校频电路通过发射的压控电压来控制发射电路的发射频率；
（c2）信号修正电路中的校频电路传送压控电压给信号发射电路中的16.32M VCO；
（c3）信号发射电路中的16.32M VCO将检测信号反馈至修正电路中的校频电路，同时信号发射电路中的16.32M VCO将发射信号传送至信号发射电路中的调制器；
重复步骤（c1）至（c3）。
10.根据权利要求6所述用于高动态过程的频差修正系统的实现方法，其特征在于，所述的步骤（d）是将信号发射电路中的16.32M VCO的信号与信号修正电路中的基带发射电路的信号进行调制解调，并向外界发射信号。
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