GPS接收机载波跟踪环路设计

4 载波环滤波器
环路滤波器的作用是降低噪声，以便对原始信号进行精确估计，其阶数和带宽决定了它对信号的动态响应。为了使接收机适应高动态环境，本文采用二阶FLL辅助三阶PLL的环路滤波器，其原理框图见图2。环路滤波器的特性见表2。

接收机完成捕获、码跟踪后进入载波跟踪模块，由于此时多普勒频移较大，所以FLL与PLL同时工作，给环路滤波器输入频差和相差，当频率误差减小到PLL可以容忍的范围时，将环路滤波器的输入频差设为零，即环路转变为纯PLL跟踪模式。
由图2，环路滤波器的表达式为：

根据接收机的使用环境，确定环路滤波器的噪声带宽Bnf和Bnp，就可以由表2确定滤波器系数。注意，FLL向滤波器的系数插入点与PLL相比要提前一个积分器，这是因为FLL误差的单位是Hz，而PLL误差的单位是相位单位。

5 仿真结果及分析
5．1 FLL鉴别器特性
采用预检测积分时间T=1 ms，在有数据调制的情况下(±1跳变／ms)，输入频率误差范围为±400 Hz，对四象限反正切(atan2)和二象限反正切(atan)鉴别器进行仿真，结果见图3。由图3可以看出，atan2鉴别算法已不能鉴别出真正的频率误差，而atan可以鉴别的范围达到±250 Hz。

5．2 PLL鉴别器特性
采用预检测积分时间T=1 ms，输入相位误差范围为±180°，对表1的三种相位鉴别器进行仿真，结果见图4。通过图4可看出，只有二象限反正切(atan)鉴别器在±90°的范围内保持线性，且斜率与信号幅度无关。