输出为解扩后的PSK信号。
TX2:接收机同相支路滤波后、检波前信号输出点。
TX3:接收机同相支路检波后信号输出点;当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰。 GD-CQ:接收机超前支路超前GOLD序列输出点;输出与GD-TX频率、码字一致,相位超前半个码元的GOLD序列。
CQ1:接收机超前支路解扩后、滤波前信号输出点。 CQ2:接收机超前支路滤波后、检波前信号输出点。
CQ3:接收机超前支路检波后信号输出点;当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰,相位比TX3超前半个码元。
GD-ZH:接收机滞后支路超前GOLD序列输出点;输出与GD-TX频率、码字一致,相位滞后半个码元的GOLD序列。
ZH1:接收机滞后支路解扩后、滤波前信号输出点。 ZH2:接收机滞后支路滤波后、检波前信号输出点。
ZH3:接收机滞后支路检波后信号输出点;当接收机捕获前输出GOLD序列的相关峰,相位比TX3滞后半个码元。
VCO-C:延迟锁定环中VCO控制信号输出点;当接收机捕获前输出延迟锁定环的鉴相特性。
G3-BS:GOLD3位同步信号输出点;输出为方波,频率受拨位开关“扩频码速率”控制,拨位开关拨上时频率为200K,拨下时为100K。
2、载波提取
当接收机采用同步解调或相干检测时,接收机需要提供一个与发射机调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波提取,或称为载波同步。本接收机载波提取使用科斯塔斯环法,科斯塔斯环又称同相正交环,其原理框图如图2-11所示。
在科斯塔斯环环路中,误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器,供给另一路的则是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出V3 、V4均包含有调制信号,两者相乘以后可以消除调制信号的影响,经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压,从而准确地对压控振荡器进行调整,恢复出原始的载波信号。
19
输入已调信号输出乘法器1V3低通1V5V1压控振荡器环路滤波器 乘法器2 90о相移V7乘法器3V2V4低通2V6图2-11科斯塔斯环原理框图
接收机载波提取电路的实现如图2-12所示:
图2-12 接收机载波提取电路实现框图
接收机接收到的扩频PSK信号经过解扩后,在TX1处得到PSK信号,经过带通滤波器到TX2,再送入载波提取电路得到相干载波COS。其中,乘法器1、2,低通滤波器1、2和90°相移集成在集成芯片U500中,乘法器3使用模拟乘法器MC1496(U501);低通滤波器由运算放大器TL082(U502)构成;环路滤波器是由分立元器件R521、R522和E500构成的无源比例积分滤波器;VCO使用由10.7M晶体振荡器(CRY500)和变容二极管(D501)为主构成的压控晶体振荡器;10.7M滤波器使用10.7M的陶瓷滤波器(CFT500),通带为10.7M
乘法器2U500低通2相乘2 90о相移COSCOS10.7M滤波器VCO压控振荡器VCO-C1环路滤波器相乘3乘法器3乘法器1TX2调制信号输入低通1相乘120
±140KHz。
在实验过程中,由于科斯塔斯环频率锁定范围较小,因此需要调节电位器 “频率调节”,使压控振荡器的自由振荡频率接近10.7MHz。同时,为观察PSK信号载波提取中易出现的“相位模糊(又称倒π)”现象,我们在科斯塔斯环输入处加入了一个拨位开关“调制信号输入”,反复断开-连接该开关,可以观察到提取的载波会出现0和π两种初始相位。
该部分各测试点的位置如图2-12所示,在图中标明及未标明的测试点分别表示: 相乘1:“COS”信号与PSK信号相乘、滤波后输出点;当环路锁定后该点输出为PSK信号中包含的基带信号。
相乘2:“SIN”信号与PSK信号相乘、滤波后输出点;当环路锁定后该点输出为零。 相乘3:“相乘1”信号与“相乘2”信号相乘后输出点;当环路锁定后该点输出为零。 VCO-C1:环路中压控振荡器的控制信号;当环路锁定后该点输出为零。
VCO:环路中压控振荡器的输出点;当环路锁定后该点输出频率与PSK载波频率一致。 COS:环路中压控振荡器输出信号滤波后的输出点;输出为正弦波,当环路锁定后该点输出频率与PSK的载波频率、相位一致。
3、PSK解调
接收机PSK解调使用相干解调方法,PSK相干解调的原理如图2-13所示:
图2-13 PSK解调实现框图
PSK调制信号先经过带通滤波器,然后调制信号经过乘法器与载波信号相乘后,去掉了调制信号中的载波成分,再经过低通滤波器去除高频成分,得到包含基带信号的低频信号,对此信号进行抽样判决,就可以得到基带信号了。
图2-14 接收机PSK解调电路实现框图
COS(相干载波)整形电平TX1(已调信号)带通滤波器TX2乘法器U500低通滤波器整形前整形后抽样判决BS位同步提取判决后调制信号输入带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器解调信号输出本地载波位同步信号整形21
接收机PSK解调电路实现框图如图2-14所示。
其中,带通滤波器使用10.7M的晶体滤波器(CFT400),通带为10.7M±7.5KHz;乘法器和低通滤波器与载波提取电路的科斯塔斯环中的乘法器1和低通1为同一电路,均集成在集成芯片U500中;整形用比较器LM339(U405)完成,整形(比较)电平可通过旋转电位器“整形”改变;位同步提取用单片机AT89C2051(U410)实现;抽样判决、差分译码在CPLD(U402)中完成。
该部分各测试点的位置如图2-14所示,在图中标明及未标明的测试点分别表示: TX1:同捕获和跟踪电路中的“TX1”。 TX2:同捕获和跟踪电路中的“TX2”。 COS:同载波提取电路中的“COS”。 整形前:同载波提取电路中的“相乘1”。
整形电平:对“整形前”信号进行整形(判决)的直流电平。
整形后:对“整形前”信号进行整形(判决)后得到的信号,应与发射机“SIGN1”(接收第一路信号时)一致(当干扰较大时,会有一定误码存在)。
BS:接收机提取位同步信号输出点;输出为方波,频率应与发射机位同步信号(S1-BS)频率一致(当干扰较大时,位同步信号频率会有一定的跳变)。
判决后:对 “整形后”信号利用接收机提取的位同步信号进行抽样判决后得到的信号,应与发射机“SIGN1”(接收第一路信号时)一致(当干扰较大时,会有一定误码存在,但误码率较“整形后”的误码率小)。
注:当发射端的“编码”拨上时,“整型后”、“判决后”的波形应与发射机“差分编码”一致。
4、汉明解码
接收机汉明解码电路实现框图如图2-15所示“
图2-15 接收机汉明解码电路实现框图
其中帧同步提取、汉明解码分别由单片机AT89C2051(U411、U412)完成。
逆差分汉明解码FS帧同步提取DECODE22
该部分各测试点的位置如图2-15所示,在图中标明及未标明的测试点分别表示: 逆差分:同发射机的第一路信息码的汉明编码“SIGN1”。
FS:接收机提取帧同步信号输出点;输出为窄脉冲,频率应与发射机帧同步信号(S1-FS)频率一致。
假识别:接收机提取帧同步时假识别信号输出点;输出为窄脉冲,当判决后的信号一个周期(21位)只包含一个帧同步码(1110010)时,输出与“FS”一致,当判决后的信号一个周期包含两个帧同步码时,其频率是“FS”信号频率的两倍。
DECODE:接收机对SING1汉明编码后的解码信号输出点;码字应与发射机拨码开关“SIGN1置位”的设置一致。
注意,由于我们仅对发射机的第一路信号进行了汉明编码,因此接收机也仅能对第一路信号进行汉明解码。
23