[发明专利]一种卫星导航信号生成系统带内群时延波动的预补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，特别涉及一种卫星导航信号生成系统带内群时延波动的预补偿方法。

背景技术

卫星导航信号生成系统由数字单机、调制器、放大器、滤波器和天线组成。数字单机根据约定好的导航信号格式，产生数字基带信号，通过数模变换后，发送至调制器；调制器将模拟基带信号上变频，产生射频导航信号，发送至放大器；放大器将射频导航信号放大至所需要的功率，通过天线向地面播发。

卫星导航信号生成过程中，调制器、滤波器和放大器的群时延波动对生成的导航信号质量产生严重恶化，为此，卫星导航信号生成系统需要一种群时延的预补偿方法。

目前，可以通过以下方法进行群时延补偿：

方法1：群时延分段补偿方法。利用梳状波器将宽带信号变为一组窄带信号，然后假设每一个窄带信号的群时延为固定值，利用可调时延器对窄带信号的时延进行补偿；

方法2：数字端滤波器补偿方法。该方法利用发射机的反馈支路，搜集发射信号的特性，从而拟合群时延补偿滤波器。

但是，通过上述方法进行群时延补偿，存在如下问题：

（1）方法1假定梳状波器输出的每一路窄带信号的群时延为固定值，然后对其进行补偿，若梳状滤波器的带宽较宽，将导致该方法存在较大补偿误差；若梳状滤波器的带宽较窄，将导致复杂度增加、成本提高；

（2）该方法2的反馈回路和校准系统实现复杂，不适用于卫星导航信号生成有效载荷。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于导航卫星有效载荷使用的群时延波动预补偿方法，提高导航信号生成的质量。

本发明的技术解决方案是：一种卫星导航信号生成系统带内群时延波动的预补偿方法，步骤如下：

（1）测量卫星导航信号生成系统中调制器、滤波器和放大器的组合S参数，根据组合S参数确定上述三种器件组合的群时延特性；

（2）根据组合群时延特性，计算预补偿滤波器的群时延特性，使两者相加等于常数；

（3）对预补偿滤波器的群时延特性积分，得到预补偿滤波器的相频特性；

（4）设置预补偿滤波器的幅频特性为反Sinc函数；

（5）利用预补偿滤波器的幅频特性和相频特性，得到预补偿滤波器的系统函数；

（6）对预补偿滤波器的系统函数求傅里叶反变换，得到预补偿滤波器的单位脉冲响应函数；

（7）设置门限值，将单位脉冲响应函数中小于门限值的量全置为零，作为预补偿滤波器的系数；

（8）利用预补偿滤波器的系数，在导航信号生成系统的数字单机中，实现预补偿滤波器，从而对导航信号生成系统的群时延波动进行补偿。

所述步骤（2）中的常数最优为不同角频率ω下的最大组合群时延特性τ(ω)。

本发明与现有技术相比有益效果为：

（1）现有的补偿方法多采用模拟器件（如模拟梳状滤波器和硬件时延器）实现；本发明在数字端对导航信号生成系统的群时延波动进行补偿，修正精度高，参数修改灵活方便；

（2）现有技术依靠将宽带信号分为若干窄带信号，并对窄带信号补偿不同的固定时延量来补偿群时延波动，补偿精度受窄带信号带宽限制，精度较差，且分路和合路将导致信号失真；本发明公开的方法通过数字FIR滤波器精确补偿群时延，FIR滤波器带内群时延可精确调整，故提高了补偿精度，且无需将信号分路，避免了分路和合路导致的信号失真；

（3）现有技术需要反馈支路和补偿效果评价功能模块，实现复杂，大大增加了整个系统的重量和功耗，不适于卫星导航信号生成系统；本发明采用事先标定的群时延波动特性，然后再进行预补偿的方法，无反馈支路，无需增加额外的单机，也不会增加导航信号生成系统有效载荷的重量和功耗。

附图说明

图1是本发明中卫星导航信号生成系统滤波器群时延的预补偿方法的流程图；

图2是一种导航信号生成系统调制器、滤波器和放大器的组合幅频特性；

图3是一种导航信号生成系统调制器、滤波器和放大器的组合群时延特性；

图4是针对图3中所述的组合群时延特性设计的预补偿滤波器群时延特性；

图5是针对图3中所述的组合群时延特性设计的预补偿滤波器参数。

具体实施方式

参照图1，本发明中卫星导航信号生成系统滤波器群时延预补偿方法，包括如下步骤：