论文摘要
为支持对导航信道特性的测试,我国各个相关研究单位建设了一些相互独立的导航信号信道模拟设备,但这些信道模拟设备功能还不完善,适用范围有限,其性能还不足以满足系高精度的试验验证需求。而国外信道模拟器不仅价格昂贵,而且安全性得不到保障。这就要求我们通过自主创新,研发出自己的高性能信道模拟器。在卫星信号的信道模拟中,高精度的时延技术是核心技术,目前市场上能达到0.01ns时延精度的信道模拟器寥寥无几,对高精度信号时延模拟技术的研究对我国建立自己的信道模拟系统有着深远的意义。本文主要从以下几个方面研究了高精度的信号时延模拟技术:首先,针对深亚纳秒级别的高精度要求,介绍了两种高精度动态时延调整的算法模型,分别对两种算法中的滤波器进行了设计和性能分析。本文在设计内插滤波器时,为缩短滤波器长度,简化滤波器设计,提出了基于系数插值的改进滤波器设计方法,首先设计分辨率要求较低的低阶内插滤波器,然后进行系数插值,使时延达到了0.01ns精度的要求。针对插值滤波器阶数过高的问题,分析了可变时延滤波器原理,为设计低阶FIR滤波器提供了算法支持。接着,本文研究了高精度时延调整的实现技术。结合对算法模型优缺点的分析,本文在FPGA实现中,利用流水线对内插滤波器组进行优化设计,使乘法器从原来的8000个减少为60个,大幅提升了乘法器资源的利用率。为了进一步减少乘法器资源消耗,并满足时延实时调整需求,本文采用了Farrow结构对可变时延滤波器进行了设计,进一步将乘法器减少为30个,并使输出结果与滤波器系数解耦,用时延值实时控制滤波器输出,实现了最小步进0.01ns的小数时延调整功能。最后,在实验室现有平台上进行了验证,验证了该设计的正确性、可行性与优越性。但是由于测试系统本身精度不高,无法采用比较接收机解算出的伪距的方案对本设计进行性能测试。