PSK解码同步电路的改进与实现

摘要：PSK解调器是航天测量船船载遥测终端遥测解调单元的重要组成部分，该解调器中的码同步电路是实现遥测正常解调的基础。目前船载遥测终端PSK解调电路仍然采用数字锁相环技术。这里探讨采用一种新型电路代替数字锁相环，以提高电路对码同步的提取性能。并通过理论分析证明，新的改进方案优化了PSK解码同步电路的性能，提高了精度，扩展了带宽，缩短了时间，增强了可靠性。
关键词：航天测量船；PSK；同步电路；解调器

0 引言
航天测量船船载遥测终端PSK解调器由PSK解调和码同步两部分组成。主要功能是从PCM-PSK信号中解调出副载波和PCM信号，并从PCM信号中提取码同步。并对PCM信号积分和最佳判决，恢复出信号的信息，并把各种码型的信息流还原成NRZ—L码。
在数据通信系统中，数据信号是以码元形式逐个地发送和接收的，这就要求发、收双方的时钟要有一个稳定而可靠的同步关系。另外，在接收端无论是经解调得到的基带信号，还是由基带传输所直接得到的基带信号都可能存在一定程度的畸变和干扰，这也要求本地码元定时与发送端定时脉冲的频率相同，且选择最佳的判决时刻以保证对接收信号的最佳取样和判决。通常，把在接收端产生码元定时信号的过程称为位同步或码元同步。码同步是实现正确数字通信的基础，只有取得正确的位同步之后，才能实现字同步、帧同步和副帧同步。如果同步不良，则对码元的判决就不准确，就会使传输误码率大大增加，甚至根本不能正常解调。实现正确码同步的重要性由此可见一斑，这也对PSK解调器中码同步电路提出了较高的要求，因为该电路是遥测正常解调的关键。码同步信号一般直接从数据码中提取，目前大多应用数字锁相技术。为了提高位同步精度，通常用PSK信号的相干载波作为数字锁相环的时钟。目前遥测终端设备中，PSK解调器码同步电路也是采用的数字锁相技术。

1 船载遥测终端PSK解调器中码同步锁相环工作现状
1．1 工作原理
船载遥测终端PSK解调器码同步锁相环如图1所示。

该码同步锁相环采用全数字锁相环。工作原理如下：输入PCM信号与本地信号在数字鉴相器进行相位比较。鉴相器输出相位误差，环路滤波器对输入的噪声及高频分量进行抑制，并且根据环路相位差的大小，控制环路相位校正。
可控置位式数控振荡器DCO根据相位误差的大小对环路分频器进行调整，从而达到改变输出频率相位的目的。
1．2 存在缺点
目前采用的船载遥测系统PSK解码同步电路锁相环存在以下缺点：
(1)结构较复杂。数字锁相环路法，一般需要近100个触发器，比较耗费资源。
(2)同步建立时间与精度互为矛盾。锁相环路是一个反馈结构，这种反馈结构使它的同步建立时间和调整精度变成了一对矛盾。由以上的数字锁相环路可以看出，数字鉴相器输出的超前／滞后脉冲，如果输出脉冲步长较小，所需锁定时间较长，且失步后，重新锁定的时间也较长，丢失的数据较多；步长加大可以减少锁定所需时间，但同时锁定精度下降，产生矛盾。通常采用变阶的方法缩短同步建立时间并保持高精度，但同时产生了结构复杂的问题。
(3)带宽较窄。如果出现信号由于传输或器件发生漂移引起频率偏差较大的情况，锁相环码同步法将无能为力。

2 船载遥测终端PSK解调器采用全数字PCM码同步器
针对以上缺点，考虑对码同步电路进行改进，采用一种新型的全数字PCM码同步器，其特点是适应性好，频率跟踪快。整个系统由一个可编程数字滤波器、一个双边沿提取器、一个数字预测器和一个合成器组成。
2．1 电路方案设计
电路组成如图2所示。