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题目:高动态GNSS接收机对晶振的影响研究与分析

关键词:陀螺安装;晶体振荡器;稳定性;高动态接收机;频率锁定环路(FLL);随机振动;正弦振动;声波

  摘要


在本论文提出了一种晶体振荡器的陀螺仪安装方法,来降低动态负载对晶振输出稳定性的影响。为了证明该安装方法的效率,需要对每种动态载荷引起的不稳定进行详细分析。通过统计应力补偿(SC)切割晶体的重力灵敏度的矢量仰角的特性,分析了陀螺安装在载体姿态变化时的优良性能。在稳态负载的情况下,能够实现最大27dB和平均5.7dB的相位噪声改善。对于正弦振动的影响,相位噪声的改善分别高达24dB和7.5dB。随机振动引起的相位噪声不稳定性降低了最大30dB和平均8.7dB。总体而言,对于晶体的低仰角φ和方位角β重力灵敏度的条件下的改善效果最好。在高动态条件下,上述安装方法将显著降低晶体振荡器不稳定性。

接着,本文从大气层与上层空间两个阶段对高动态GNSS接收机晶振的陀螺安装效果进行研究,分析哪些轨迹上信号性能损失的概率最高。分析表明,低仰角的加速度灵敏度矢量对于减少晶体振荡器尤为明显。由于在动态负载上,频率锁定环(FLL)是主要的跟踪环路。陀螺安装方法晶振将对本地复现载波产生频率偏差或抖动的影响。通过分析随机振动、正弦振动等因素对跟踪环路的影响,分析可能引入的信号损失。在随机振动的情况下,陀螺仪的安装能够明显抑制噪声,并使其小于3倍方差的FLL跟踪门限。在稳定状态下,陀螺仪安装能够明显降低FLL的跟踪误差,并使其小于1倍方差的频率跟踪门限。总之,这种安装方式将明显改善高动态GNSS接收信号的跟踪性能。