一种自适应增强谱线算法的优化设计与实现

徐成节

(中国西南电子技术研究所,成都 610036)

一种自适应增强谱线算法的优化设计与实现

徐成节

(中国西南电子技术研究所,成都 610036)

自适应谱线增强(ALE)算法能够提高高动态、低信噪比信号的载波频率估计精度。针对实际应用中该算法消耗硬件资源多、结构复杂、使用效率低等问题,提出了结合可编程逻辑门阵列(FPGA)优化的ALE算法结构方法,简化了ALE硬件电路。设计结果表明,改进ALE方法后,可实现信噪比为0～20 dBHz、最大多普勒动态为800 Hz/s的测控信号载波频率准确估计。

测控通信;信号载波捕获;频率估计;自适应谱线增强;低信噪比;高动态

1 引 言

深空测控通信中,信号载波捕获是一个重要内容。由于目标距离远,地面站接收信号十分微弱,接收信噪比非常低,接收信号的动态非常大(主要指接收信号的多普勒频率变化率)。在工程中往往需要采用反映信号频率高阶变化的高阶窄带锁相环进行跟踪锁定,典型的应用是采用三阶锁相环跟踪频率斜升信号。考虑到信噪比极低,锁相环带宽必须设计得很窄,以保证环路输出信噪比,因此环路的捕获带也相应较窄,而三阶锁相环在窄带条件下,频率斜率也需要预先捕获,故在频率捕获阶段需要同时将频率和频率斜率捕获到一个较窄的范围内。传统的方法是采用基于快速傅里叶变换(FFT)的测频方法,但应用FFT测频时,往往需要信号频率在采样期间保持不变或者较小范围内变化,这和信号频率的高动态相矛盾,因此FFT等传统的测频方法在高动态信号频率估计中的应用有很大的局限性。……