GNSS接收机：锁相环最佳带宽选择策略

"GNSS接收机锁相环最佳环路带宽的选取，张杰，马冠一，电讯技术，2015，55(8):890-894." 全球卫星导航系统（GNSS）接收机中的锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是其核心组件之一，负责跟踪并锁定来自卫星信号的载波频率。锁相环的工作性能直接影响到接收机的跟踪误差，从而影响定位精度。本文主要探讨了如何选择最佳的环路带宽以减小这些误差。 锁相环的基本结构包括鉴相器、环路滤波器和压控振荡器。鉴相器用于比较参考信号和输入信号的相位差，生成误差信号；环路滤波器处理误差信号，滤除高频噪声，并控制压控振荡器的频率，使得其输出与输入信号同步。环路滤波器的带宽决定了锁相环的跟踪能力和噪声抑制能力。 文章中，作者分析了环路带宽对两个关键误差源的影响：环路热噪声误差和晶振阿伦偏差。环路热噪声误差源于锁相环内部电路的热噪声，它会使得锁定的信号出现随机漂移；而晶振阿伦偏差是指晶体振荡器的频率稳定性，它也会导致跟踪误差。通过数学建模，作者推导出了在低动态环境下，如何选择最佳环路带宽以使得这两类误差的总和最小的理论公式。 实验部分，作者利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片、温补晶振和数模接口电路构建的硬件接收机平台验证了理论结果。实验证明，按照这个理论公式选取环路带宽，可以有效地减小锁相环的跟踪误差，提高系统的整体性能。 这一研究不仅对GNSS接收机的设计具有指导意义，其理论表达式也适用于其他类型的载波跟踪环设计。因此，对于任何依赖精确频率同步的系统，如无线通信、雷达系统等，选择最佳环路带宽都是一个至关重要的优化步骤。 关键词：GNSS接收机，锁相环，环路滤波器，最优环路带宽 中图分类号：TN967.1 文献标志码：A 文章编号：1001-893X(2015)08-0890-05 通过理解并应用该文的研究成果，工程师们可以更准确地设计和调整锁相环参数，提升GNSS接收机的性能，特别是在需要高精度定位和稳定频率跟踪的应用中。