PSK解碼同步電路的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)

摘要：PSK解調(diào)器是航天測(cè)量船船載遙測(cè)終端遙測(cè)解調(diào)單元的重要組成部分，該解調(diào)器中的碼同步電路是實(shí)現(xiàn)遙測(cè)正常解調(diào)的基礎(chǔ)。目前船載遙測(cè)終端PSK解調(diào)電路仍然采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)。這里探討采用一種新型電路代替數(shù)字鎖相環(huán)，以提高電路對(duì)碼同步的提取性能。并通過理論分析證明，新的改進(jìn)方案優(yōu)化了PSK解碼同步電路的性能，提高了精度，擴(kuò)展了帶寬，縮短了時(shí)間，增強(qiáng)了可靠性。
關(guān)鍵詞：航天測(cè)量船；PSK；同步電路；解調(diào)器

0 引言
航天測(cè)量船船載遙測(cè)終端PSK解調(diào)器由PSK解調(diào)和碼同步兩部分組成。主要功能是從PCM-PSK信號(hào)中解調(diào)出副載波和PCM信號(hào)，并從PCM信號(hào)中提取碼同步。并對(duì)PCM信號(hào)積分和最佳判決，恢復(fù)出信號(hào)的信息，并把各種碼型的信息流還原成NRZ—L碼。
在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信號(hào)是以碼元形式逐個(gè)地發(fā)送和接收的，這就要求發(fā)、收雙方的時(shí)鐘要有一個(gè)穩(wěn)定而可靠的同步關(guān)系。另外，在接收端無論是經(jīng)解調(diào)得到的基帶信號(hào)，還是由基帶傳輸所直接得到的基帶信號(hào)都可能存在一定程度的畸變和干擾，這也要求本地碼元定時(shí)與發(fā)送端定時(shí)脈沖的頻率相同，且選擇最佳的判決時(shí)刻以保證對(duì)接收信號(hào)的最佳取樣和判決。通常，把在接收端產(chǎn)生碼元定時(shí)信號(hào)的過程稱為位同步或碼元同步。碼同步是實(shí)現(xiàn)正確數(shù)字通信的基礎(chǔ)，只有取得正確的位同步之后，才能實(shí)現(xiàn)字同步、幀同步和副幀同步。如果同步不良，則對(duì)碼元的判決就不準(zhǔn)確，就會(huì)使傳輸誤碼率大大增加，甚至根本不能正常解調(diào)。實(shí)現(xiàn)正確碼同步的重要性由此可見一斑，這也對(duì)PSK解調(diào)器中碼同步電路提出了較高的要求，因?yàn)樵撾娐肥沁b測(cè)正常解調(diào)的關(guān)鍵。碼同步信號(hào)一般直接從數(shù)據(jù)碼中提取，目前大多應(yīng)用數(shù)字鎖相技術(shù)。為了提高位同步精度，通常用PSK信號(hào)的相干載波作為數(shù)字鎖相環(huán)的時(shí)鐘。目前遙測(cè)終端設(shè)備中，PSK解調(diào)器碼同步電路也是采用的數(shù)字鎖相技術(shù)。

1 船載遙測(cè)終端PSK解調(diào)器中碼同步鎖相環(huán)工作現(xiàn)狀
1．1 工作原理
船載遙測(cè)終端PSK解調(diào)器碼同步鎖相環(huán)如圖1所示。

該碼同步鎖相環(huán)采用全數(shù)字鎖相環(huán)。工作原理如下：輸入PCM信號(hào)與本地信號(hào)在數(shù)字鑒相器進(jìn)行相位比較。鑒相器輸出相位誤差，環(huán)路濾波器對(duì)輸入的噪聲及高頻分量進(jìn)行抑制，并且根據(jù)環(huán)路相位差的大小，控制環(huán)路相位校正。
可控置位式數(shù)控振蕩器DCO根據(jù)相位誤差的大小對(duì)環(huán)路分頻器進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到改變輸出頻率相位的目的。
1．2 存在缺點(diǎn)
目前采用的船載遙測(cè)系統(tǒng)PSK解碼同步電路鎖相環(huán)存在以下缺點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。數(shù)字鎖相環(huán)路法，一般需要近100個(gè)觸發(fā)器，比較耗費(fèi)資源。
(2)同步建立時(shí)間與精度互為矛盾。鎖相環(huán)路是一個(gè)反饋結(jié)構(gòu)，這種反饋結(jié)構(gòu)使它的同步建立時(shí)間和調(diào)整精度變成了一對(duì)矛盾。由以上的數(shù)字鎖相環(huán)路可以看出，數(shù)字鑒相器輸出的超前／滯后脈沖，如果輸出脈沖步長(zhǎng)較小，所需鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，且失步后，重新鎖定的時(shí)間也較長(zhǎng)，丟失的數(shù)據(jù)較多；步長(zhǎng)加大可以減少鎖定所需時(shí)間，但同時(shí)鎖定精度下降，產(chǎn)生矛盾。通常采用變階的方法縮短同步建立時(shí)間并保持高精度，但同時(shí)產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
(3)帶寬較窄。如果出現(xiàn)信號(hào)由于傳輸或器件發(fā)生漂移引起頻率偏差較大的情況，鎖相環(huán)碼同步法將無能為力。

2 船載遙測(cè)終端PSK解調(diào)器采用全數(shù)字PCM碼同步器
針對(duì)以上缺點(diǎn)，考慮對(duì)碼同步電路進(jìn)行改進(jìn)，采用一種新型的全數(shù)字PCM碼同步器，其特點(diǎn)是適應(yīng)性好，頻率跟蹤快。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)可編程數(shù)字濾波器、一個(gè)雙邊沿提取器、一個(gè)數(shù)字預(yù)測(cè)器和一個(gè)合成器組成。
2．1 電路方案設(shè)計(jì)
電路組成如圖2所示。