PSK解碼同步電路的改進與實現

摘要：PSK解調器是航天測量船船載遙測終端遙測解調單元的重要組成部分，該解調器中的碼同步電路是實現遙測正常解調的基礎。目前船載遙測終端PSK解調電路仍然采用數字鎖相環(huán)技術。這里探討采用一種新型電路代替數字鎖相環(huán)，以提高電路對碼同步的提取性能。并通過理論分析證明，新的改進方案優(yōu)化了PSK解碼同步電路的性能，提高了精度，擴展了帶寬，縮短了時間，增強了可靠性。
關鍵詞：航天測量船；PSK；同步電路；解調器

0 引言
航天測量船船載遙測終端PSK解調器由PSK解調和碼同步兩部分組成。主要功能是從PCM-PSK信號中解調出副載波和PCM信號，并從PCM信號中提取碼同步。并對PCM信號積分和最佳判決，恢復出信號的信息，并把各種碼型的信息流還原成NRZ—L碼。
在數據通信系統(tǒng)中，數據信號是以碼元形式逐個地發(fā)送和接收的，這就要求發(fā)、收雙方的時鐘要有一個穩(wěn)定而可靠的同步關系。另外，在接收端無論是經解調得到的基帶信號，還是由基帶傳輸所直接得到的基帶信號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與發(fā)送端定時脈沖的頻率相同，且選擇最佳的判決時刻以保證對接收信號的最佳取樣和判決。通常，把在接收端產生碼元定時信號的過程稱為位同步或碼元同步。碼同步是實現正確數字通信的基礎，只有取得正確的位同步之后，才能實現字同步、幀同步和副幀同步。如果同步不良，則對碼元的判決就不準確，就會使傳輸誤碼率大大增加，甚至根本不能正常解調。實現正確碼同步的重要性由此可見一斑，這也對PSK解調器中碼同步電路提出了較高的要求，因為該電路是遙測正常解調的關鍵。碼同步信號一般直接從數據碼中提取，目前大多應用數字鎖相技術。為了提高位同步精度，通常用PSK信號的相干載波作為數字鎖相環(huán)的時鐘。目前遙測終端設備中，PSK解調器碼同步電路也是采用的數字鎖相技術。

1 船載遙測終端PSK解調器中碼同步鎖相環(huán)工作現狀
1．1 工作原理
船載遙測終端PSK解調器碼同步鎖相環(huán)如圖1所示。

該碼同步鎖相環(huán)采用全數字鎖相環(huán)。工作原理如下：輸入PCM信號與本地信號在數字鑒相器進行相位比較。鑒相器輸出相位誤差，環(huán)路濾波器對輸入的噪聲及高頻分量進行抑制，并且根據環(huán)路相位差的大小，控制環(huán)路相位校正。
可控置位式數控振蕩器DCO根據相位誤差的大小對環(huán)路分頻器進行調整，從而達到改變輸出頻率相位的目的。
1．2 存在缺點
目前采用的船載遙測系統(tǒng)PSK解碼同步電路鎖相環(huán)存在以下缺點：
(1)結構較復雜。數字鎖相環(huán)路法，一般需要近100個觸發(fā)器，比較耗費資源。
(2)同步建立時間與精度互為矛盾。鎖相環(huán)路是一個反饋結構，這種反饋結構使它的同步建立時間和調整精度變成了一對矛盾。由以上的數字鎖相環(huán)路可以看出，數字鑒相器輸出的超前／滯后脈沖，如果輸出脈沖步長較小，所需鎖定時間較長，且失步后，重新鎖定的時間也較長，丟失的數據較多；步長加大可以減少鎖定所需時間，但同時鎖定精度下降，產生矛盾。通常采用變階的方法縮短同步建立時間并保持高精度，但同時產生了結構復雜的問題。
(3)帶寬較窄。如果出現信號由于傳輸或器件發(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 船載遙測終端PSK解調器采用全數字PCM碼同步器
針對以上缺點，考慮對碼同步電路進行改進，采用一種新型的全數字PCM碼同步器，其特點是適應性好，頻率跟蹤快。整個系統(tǒng)由一個可編程數字濾波器、一個雙邊沿提取器、一個數字預測器和一個合成器組成。
2．1 電路方案設計
電路組成如圖2所示。