觉得这车的底盘设计的挺有趣,比较仿真了.过了把儿时的瘾.最后放...
詹雨博
摘 要：载波同步是PSK信号相干解调中的关键技术，它直接关系到解调的指标。目前工程上最常用的有平方环、同相正交环和判决反馈环等几种载波同步方法。其中平方环因其结构简单，应用比较广泛。文章基于平方环载波同步理论设计了一种用于实现2PSK载波同步的方案，并用multisim软件仿真，得到了预期的效果。
关键词：2PSK；平方环载波同步；multisim
中图分类号：TN913.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0100-02
Abstract： Carrier synchronization is a key technology in coherent demodulation of PSK signal. It is directly related to the demodulation index. At present， the most commonly used carrier synchronization methods are square loop， in-phase orthogonal loop and decision feedback loop. The square ring is widely used because of its simple structure. Based on the square loop carrier synchronization theory， this paper designs a scheme to realize 2PSK carrier synchronization， simulates it with multisim software， and gets the expected results.
Keyword： 2PSK； squared ring carrier synchronization； multisim
引言
PSK信號实质上就是恒包络的抑载双边带信号。基于这一特点，一般采用相干检测的方法解调。实现相干解调的关键[1]是接收端要恢复出一个与调制载波严格同频同相的相干载波，恢复载波性能的好坏，直接关系到接收机解调性能的优劣。通常工程上为了有效利用频率资源，不会在信号中插入导频信息，所以直接法提取载波技术应用更加广泛。目前工程上最常用的有[2]平方环、同相正交环和判决反馈环等几种载波同步方法。其中平方环因其结构简单，应用比较广泛。
1 平方环工作原理
在直接调制的2PSK载波信号中，虽然已调信号本身并不含有载波分量，但是经过非线性变换后却能产生载波的倍频分量。利用窄带带通滤波器将其提取出来，再经过2分频即可获得相干载波。平方环正是基于这一思想提出的，其原理框图如图1所示。
从（3）式可以看出，经过平方变换后的接收信号中，包含了2倍频的载波频率分量。我们可以用窄带带通滤波器将其提取出来，在经过2分频就能得到所需的相干载波。
2 平方环载波提取方案设计
从图1可以看出，平方环载波提取需要3部分电路，即平方变换电路、带通滤波电路和2分频电路。下面分别给出3个电路的设计方案。
2.1 平方变换电路
目前通常的平方处理方法是用乘法器，将输入信号相乘得到2倍频信号。如果是模拟电路，可以用一个模拟乘法器来实现，例如MC1496等。如果是用FPGA等处理芯片来实现，就需要大量的逻辑单元或者乘法器IP核，这样比较浪费资源。本文采用异或处理的方式实现2倍频，将输入信号经过积分电路处理后再和输入信号做异或，得到含有2倍频分量的信号。这样只需一个异或门和一个简单的积分电路就能实现，对于采用FPGA芯片处理的方式，就可以用一个延迟电路和异或操作来实现，从而节省了硬件资源。
2.2 带通滤波电路
对于平方变换后得到的含有2倍频分量的信号，需要用窄带的带通滤波器实现，目前通常的做法是用锁相环来完成。本文采用晶体滤波器来实现带通滤波器功能，这种方式比较简单，而且能达到很好的效果。
2.3 2分频电路
本文的2分频电路采用74HC74 D触发器实现。
3 平方环载波提取multisim仿真实现
根据第二节的设计方案，采用multisim画出电路图。输入的2PSK信号为频率1.664MHz，电压幅度5mv的正弦波，调制信号为400KHz的方波信号，采用cd4066四双向模拟开关进行调制，调制电路如图2所示。
输入信号经过放大和整形之后得到近似方波的2PSK信号，用于后续载波提取，仿真波形如图3所示。B为调制的正弦波，A为整形后的方波。
载波提取的平方部分采用74HC86异或门和积分电路实现，带通滤波器采用LC滤波电路代替晶体滤波器，2分频电路用74HC74 D触发器，具体电路连接如图4所示。
倍频后的仿真波形如图5所示。A为输入的2PSK信号，B为2PSK经过积分电路的信号，C为异或后的含有2倍频分量的信号，D为经过滤波和整形后的2倍频信号。可以看出2倍频信号已经很好的提取出来了。
将2倍频信号经74HC74 D触发器后就得到了载波频率的信号，仿真波形如图6所示。A为2倍载波频率信号，B为载波频率信号。
4 结束语
本文针对平方环载波提取方法，提出了一种简单的电路实现方式，用异或门和积分电路实现倍频，用晶体滤波器实现2倍频提取，并通过仿真得到了预期的效果。如果用FPGA实现2PSK解调，本文的方法可以节省FPGA的硬件资源。
参考文献：
[1]王钢，刘毅鹏.BPSK载波同步技术的研究[J].通信技术，2003，1：21-22，33.
[2]Douglas A.Carrier detection of PSK signals. IEEE Transactions on Communication， March 2001，49（3）：487-496
[3]杜勇.数字通信同步技术的MATLAB与FPGA实现（2013年版）[M].北京：电子工业出版社，2013（4）.
