PSK解碼同步電路的改進與實現(xiàn)

摘要：PSK解調(diào)器是航天測量船船載遙測終端遙測解調(diào)單元的重要組成部分，該解調(diào)器中的碼同步電路是實現(xiàn)遙測正常解調(diào)的基礎(chǔ)。目前船載遙測終端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(guān)鍵詞：航天測量船；PSK；同步電路；解調(diào)器

0 引言
航天測量船船載遙測終端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信號中解調(diào)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(fù)出信號的信息，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(guān)系。另外，在接收端無論是經(jīng)解調(diào)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(chǎn)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(xiàn)正確數(shù)字通信的基礎(chǔ)，只有取得正確的位同步之后，才能實現(xiàn)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(diào)。實現(xiàn)正確碼同步的重要性由此可見一斑，這也對PSK解調(diào)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(diào)的關(guān)鍵。碼同步信號一般直接從數(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信號的相干載波作為數(shù)字鎖相環(huán)的時鐘。目前遙測終端設(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信號與本地信號在數(shù)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(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)相位誤差的大小對環(huán)路分頻器進行調(diào)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜。數(shù)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(jié)構(gòu)，這種反饋結(jié)構(gòu)使它的同步建立時間和調(diào)整精度變成了一對矛盾。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(shù)據(jù)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(chǎn)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(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(diào)器采用全數(shù)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(shù)字PCM碼同步器，其特點是適應(yīng)性好，頻率跟蹤快。整個系統(tǒng)由一個可編程數(shù)字濾波器、一個雙邊沿提取器、一個數(shù)字預(yù)測器和一個合成器組成。
2．1 電路方案設(shè)計
電路組成如圖2所示。