摘 要： 針對直擴接收機" title="直擴接收機">直擴接收機同步跟蹤環節的干擾問題，對其同步跟蹤鎖相環路進行了研究。以“全時間超前―滯后非相干跟蹤環路”為研究平臺，分析其性能，提出一種輔助電路" title="輔助電路">輔助電路，并對其進行了理論論證和仿真分析。結果表明，改進后的電路可有效地克服直擴接收機中開關函數波形前后沿不陡峭而引起的瞬變" title="瞬變">瞬變干擾。為工程中直擴接收機的性能改進提供了參考。
關鍵詞： 直擴接收機 同步跟蹤 瞬變干擾
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直接序列擴頻" title="擴頻">擴頻接收機解擴系統的作用是使收、發兩端擴頻碼精確同步。同步需要兩個階段完成：同步捕獲與同步跟蹤。同步捕獲要求接收機本地PN碼與接收到的信號的PN碼相位差縮小到一個碼片或更小的范圍內；同步跟蹤要求接收機本地PN碼相位一直跟隨接收到的PN碼的相位變化。同步跟蹤系統的主體是具有自動相位調節功能的鎖相環路。用于直接擴頻系統的典型跟蹤環路有基帶相關同步跟蹤環路[1]，它將接收的擴頻信號經射頻濾波放大，送給載頻解調器獲得擴頻序列的基帶信號。該信號分兩路作有
Tc(偽碼寬度)的解擴，再經低通濾波后相減，輸出誤差信號；該信號經環路濾波控制時鐘的壓控振蕩器，從而調整本地擴頻序列的相位與發送來的擴頻序列相位完全一致。參考文獻[2]敘述的全時間超前-滯后非相干跟蹤環路的特點是解擴不要求先產生相干載波，在它的鑒別器中用的是能量檢測器，這種電路對數據調制和載波相位都不敏感。基帶相關同步跟蹤環路用于實際擴頻系統中會遇到兩個問題。首先輸入信號必須在碼跟蹤之前被解調，通常擴頻系統工作在非常低的信噪比環境中，不易實現這樣的解調系統;再者，解調是相干的，解調之前所用相干載波并非先驗信息，在信噪比較低的情況下這又是一個難點。所以廣泛用于直接序列同步跟蹤系統的是后一種類型。
本文以全時間超前―滯后非相干跟蹤環路為研究平臺，分析其性能。針對其瞬變干擾問題，在實際直擴接收機電路的基礎上，增加輔助電路，并對其進行理論論證和仿真分析。
1 環路構成及特性分析
全時間超前―滯后非相干碼跟蹤環原理框圖如圖1所示，設輸入信號y(t)為：
式(2)中d(t)為濾波后的數據波型，RPN
和RPN分別為超前滯后PN碼與PN(t-τ)的互相關波形，nL(t)與nE(t)分別為兩路輸出的噪聲項。忽略濾波器對PN碼波形的影響，由(2)式可得間隔為半個碼元的鑒相曲線如圖2所示，該曲線的線性部分，具有很好的鑒相特性?？梢姡瑘D1所示系統可實現PN碼的跟蹤。但在分析推算過程中包含一個重要假設，即含有相關器、濾波器、平方器的兩條路徑增益必須一致，否則，將失去平衡，將會有偏移電壓疊加到誤差電壓中，給同步跟蹤性能帶來嚴重影響，而絕對平衡又是不容易實現的，對此，又出現了非相干時分碼跟蹤環[3]，又叫抖動跟蹤環[4]，該電路的特點是只用一個相關器的路徑，用時分方式獲得本地超前或滯后的ＰＮ碼序列。對于該電路的原理，Stone、Huang、Hartmann[3]等人均作過詳細分析，所得結論與全時間超前-滯后非相干碼跟蹤環基本一致。但是，它的優點是犧牲了跟蹤回路噪聲性能換來的，這是因為解擴信號按時分各取一半，相關功率損失3dB，使其信噪比下降。
Hopkins[5]提出了一種跟蹤環路，稱為雙抖動同步跟蹤環路。分析可得，該跟蹤回路既能解決全時間跟蹤回路的兩路增量不平衡問題，又能解決非相干時分碼跟蹤環噪聲性能變壞的問題。該系統的鑒別器結構是利用開關函數使前、后相關通道輪流交換，使得經差分后的輸出信號中由兩個通道增量不平衡造成的影響相互抵消，同時，不損失通道的信噪比。但是該電路應用開關函數，由于帶寬的限制，所產生信號波形的前后沿不陡峭，這將引起瞬變干擾，這種干擾等效于一種特殊的干擾噪聲，嚴重時會改變壓控震蕩器的工作狀態，造成同步紊亂。
2 帶有輔助電路的雙抖動同步跟蹤環路
前述雙抖動同步跟蹤環路所用開關信號q(t)一般由門電路產生。如前所述，由于系統的頻率性能所限，使得所產生脈沖信號的上升沿及下降沿出現指數特性，這將引起瞬變干擾。對此，本文提出一種輔助電路，對脈沖波形進行加工，使其前后沿變陡，配合所設計的開關電路，可有效地克服雙抖動同步跟蹤環路電路中的瞬變干擾。仿真結果表明了該模式的良好性能。
2.1 電路構成及工作原理
雙抖動同步跟蹤環路中帶有輔助電路的開關電路如圖3所示。脈沖產生電路產生開關信號q′(t)，波形的起始部分可表示為指數函數，歸一化后可表示為：
可見，突變沿不陡峭的影響基本消除，微分電路" title="微分電路">微分電路的輸出可有陡峭的突變沿，作為開關信號可消除瞬變干擾。
對于模擬開關部分，當微分電路輸出+1時，前擴碼與乘法器3相連，后擴碼與圖3中乘法器4相連；當輸出為0時，前擴碼與乘法器2相連，后擴碼與乘法器1相連。微分電路輸出1、0交替信號，延時半個周期后變成0、1交替信號。在某一時刻當微分電路輸出信號值顯示為1時，延時電路的信號即為0。這里前擴碼用PN1(t)表示，后擴碼用表示PN2(t)。當微分電路輸出1時，在左半電路中，有：
即前擴碼由左路輸出(輸出端1)，后擴碼由右路輸出(輸出端2)；當微分電路輸出0時，同樣的分析思路可知，前擴碼由右路輸出(輸出2)，后擴碼由左路輸出(輸出1)，完好地實現了開關轉換功能。
2.2 仿真研究
在動態電路仿真軟件SystemView仿真平臺下，對于圖3所示電路，建立仿真電路模型，運行仿真程序，得如圖4所示的仿真圖形?？梢?，q(t)波形完全克服了q′(t)的過渡沿，并且，加輔助電路后，消除了由于脈沖跳變的過渡過程而帶來的瞬變干擾。
擴頻通信由于具有抗干擾性強、安全可靠、功率密度低等諸多優點，與光纖通信、衛星通信一起被譽為進入信息時代的三大高技術通信傳輸形式。而擴頻接收機的性能直接關系著擴頻技術的實際應用。擴頻信號的捕獲與跟蹤是擴頻接收機的關鍵環節，為此，人們進行了大量的研究。參考文獻[6]介紹通過相位轉換開關改善系統性能，但不能克服瞬變干擾；參考文獻[7]通過混合系統來改善脈沖波形，并通過了仿真驗證，但系統的復雜度大為增加。本文所提出的方案在原有實際系統的基礎上增加兩個實用單元，為實際工程中直擴接收機性能的改進提供了參考。
參考文獻
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2 沈允春.擴譜技術[M].北京：國防工業出版社，1995
3 Holmes J K著，梁振興，蔡開基譯.相干擴展頻譜系統[M]. 北京：國防工業出版社，1991
4 鄭繼禹，林基明.同步理論與技術[M].北京：電子工業出版社，2003
5 Hopkins P M. Double dither loop for pseudonoise code track-ing.IEEE Trans Aerosp Electron Syst，1977; (11)
6 Chan，S.K.S，Leung， V.C.M.Communications, computers and signal processing[C]，1997. 10 Years PACRIM1987-1997-Networking the Pacific Rim.1997 IEEE pacific rim conference on.1997;632～635
7 Krinsky D M，Haddad A H. An adaptive direct-sequence spread-spectrum receiver for burst type interference[J]. IEEE journal on selected areas in communications，1995;(13)59～70