【文章內(nèi)容簡介】 DGND75DGND76DGND77DGND78U1AD9854ASVZD0D1D2D3D4D5D6D7DVDDGNDADDR0ADDR1ADDR2ADDR3ADDR4ADDR5UDCLK/WR/RDFDATADRAMPR9100 R10100GNDGNDVINNVINPR850GNDC927pFGNDI182nHC5C1047pFGNDI268nHC612pFC1139pFGNDI368nHC7GNDP5SMBGNDVINPGNDR1150R750GNDC1727pFGNDI482nHC13C1847pFGNDI568nHC1412pFC1939pFGNDI668nHC15GNDP6SMBGNDC3R4GNDR5C4AVDDCLKPMODERESETAVDDDGNDAVDDC50104C49104C48104C47104C46104C45104C52104C51104C59104C67104C66104C65104C64104C63104C62104C4410uFC6810uFDVDDAVDDNC1GND2VCC4CLK3CY124MHzGNDGNDR11C1104R21DVDDC210pFGNDCLK112233445566S1SWDPDTVCC_INC39100nFC3747uFD21N40075VVin3GND1Vout2GNDVR1 NCV1117C40104C3810uFGNDVCC_IN123J1D1LED0R152KC57100nFC5547uFGND5VVin3GND1Vout2GNDVR2 NCV1117C58104C5610uFGNDDVDDAVDDDGND5VC60104C61104DGNDGNDC41104C42104C43104GNDDGNDGNDR160DGNDC2527pFGNDI782nHC21C2647pFGNDI868nHC2212pFC2739pFGNDI968nHC23GNDP8SMBGNDC3327pFGNDI1082nHC29C3447pFGNDI1168nHC3012pFC3539pFGNDI1268nHC31C3622pFGNDP9SMBGNDVINNGNDR12501 2P1GND12P3GNDP4SMBGNDGNDD0 D1D2 D3D4 D5D6 D7ADDR0ADDR1ADDR2ADDR3ADDR4ADDR5/RDFDATADRAMPPMODERESETUDCLK/WR1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 24P7R13100R14100C32104C24104GNDGNDC2822pFC2022pFC1222pFC16104C8104GNDD31N4007DGNDR1710KDVDD 圖 32 AD9854應(yīng)用電路 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 BPSK解調(diào)的原理 BPSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。如圖 33所示為 BPSK信號相干解調(diào)的原理框圖。信號經(jīng)過帶通濾波后本地載波相乘，通過低通濾波器濾除高頻分量后再進(jìn)行抽樣判決。 圖 33 BPSK相干解調(diào)原理框圖 BPSK解調(diào)的實(shí)現(xiàn) 相干解調(diào)的前提是載波同步，沒有載波同步就不可能正確的恢復(fù)出數(shù)字信號。常用的載波同步方法有平方環(huán)和 Costas環(huán)等，由于 Costas環(huán)有跟蹤低信噪比的抑制載波信號的特性和環(huán)路工作頻率遠(yuǎn)低于平方環(huán)而在實(shí)際系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 Costas環(huán)法又稱同相正交環(huán)法或邊環(huán)法。其原理框 圖如圖 34：壓控振 蕩器（ VCO）輸出的信號，其經(jīng)過相移的信號為正交信號，稱為同相載波信號，稱為正交載波信號。 同相正交環(huán)法是采用特殊鑒相器功能的鎖相環(huán)組成的。鑒相器要鑒別輸入信號中被抑制了的載波分量與本地壓控振蕩器 VCO之間的相位誤差。它包含有兩個(gè)相干解調(diào)器，它們的輸入是接收到的已調(diào)信號，分別同兩個(gè)正交的本地載波即、進(jìn)行相干解調(diào)，兩路相干解調(diào)的輸出分別經(jīng)過低通濾波器后，送入乘法器，相乘的結(jié)果送入環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器的輸出控制 VCO。由于該系統(tǒng)的閉環(huán)作用，就能使 VCO輸出的載波自動地跟蹤接收信號的相位。同步時(shí)，同相之路的輸出即為所 需的解調(diào)信號，此時(shí)正交支路的輸出為 0。 環(huán) 路濾 波 器低 通壓 控振 蕩 器 低 通 9 0о相 移輸 入 已 調(diào) 信 號 V3 V4 V2 V1 V5 V6輸 出 V7 圖 34 Costas環(huán) 原理框圖 將 ν1和 ν2分別與輸入進(jìn)來的已調(diào)信號相乘得到 ν3和 ν4： 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 )](2c o s) [ c o s(21)c o s (c o s)(3 ?????? ????? ccc tmtttmv (39) )](2s i n) [ s i n(21)s i n (c o s)(4 ?????? ????? ccc tmtttmv (310) 將 ν ν4分別經(jīng)過低通濾波器得 ?cos)(215 tmv ? (311) ?sin)(216 tmv ? (312) 將 ν ν6經(jīng)過相乘器后得 ?2s in81 2657 mvvv ?? (313) 式中 θ是壓控振蕩器輸出信號與輸入信號載波之間的相位誤差，當(dāng) θ較小時(shí)， sinθ≈θ。式（ 313）可以近似地表示為 ?)(41 27 tmv ? (314) 用 ν7不斷調(diào)整壓控振蕩器輸出信號的相位，可使穩(wěn)位誤差減小到最小值，這時(shí)壓控振蕩器輸出的就是所要提取的載波。同時(shí)，當(dāng) θ減小到很小時(shí)，式（ 311）的就接近于調(diào)制信號，因此，同相正交環(huán)法同時(shí)還具 有解調(diào)功能 [6]。 最常用的 PSK 解調(diào)方式是相干解調(diào)，該部分電路基于 Costas 環(huán)的基本原理，結(jié)合正交解調(diào)芯片 MAX2451 和數(shù)字鎖相環(huán)芯片 CD74HC7046 實(shí)現(xiàn)載波 60MHz、碼率 的PSK 信號解調(diào)，實(shí)際電路 35 如圖所示。 MAX2451 是一款超低功耗的正交解調(diào)芯片，采用 +3V單電源供電，工作電流 +；內(nèi)置振蕩器電路和 8 分頻電路，可實(shí)現(xiàn)35~80MHzPSK 信號解調(diào)，轉(zhuǎn)換增益達(dá) 51dB[7]。 CD74HC7046 是 TI 公司生產(chǎn)的一款高速 CMOS 數(shù)字鎖相環(huán)，其內(nèi)部包含一個(gè)壓控振蕩器和兩個(gè)鑒相 器及鎖定檢測器，本電路利用其中的鑒相器 I（ PCI）結(jié)合 MAX2451構(gòu)成 Costas 環(huán)， PCI 采用異或的方式實(shí)現(xiàn)鑒相，對輸入噪聲具有較強(qiáng)的抑制能力 [8]。 圖 35 中電路采用單電源 +5V， +（ TI 公司生產(chǎn)的超低靜態(tài)功耗穩(wěn)壓芯片 TPS79733）得到，本電路正常工作電流 15mA， PSK 信號由 MAX2451 的IF 引腳輸入，與正交本振混頻后的信號由 I、 Q 腳輸出，然后輸入 CD74HC7046 內(nèi)的 PCI，鑒相器的輸出 PCIOUT 經(jīng)過、和組成的環(huán)路濾波器后通過去控制變?nèi)荻O管的端電壓，南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 從而控制本 振頻率，最后的解調(diào)信號由 DEMOUT 端輸出。當(dāng)輸入載波頻率改變時(shí)，只需改變電感即可。圖中電感采用 漆包線空繞，骨架為一次性筷子，共密繞 9 匝 [9]。 P1INPUTGNDGNDC110uFC2104R110GND GNDR611KR5350R310KR247KR447KC1033pFC1133pFC12D1MV209D2MV209I1250uHGND GNDGNDCS3+5VCS1CS2IF1GND2GND3NC4ENABLE5PREOUT6LOVcc7TANK8TANK9LOGND10Q11Q12I13I14Vcc15GND16U1MAX2451LD1PC1out2COMPin3VCOout4INH5C1A6C1B7GND8VCOin9DEMout10R111R212PC2out13SIGin14CLD15Vcc16U2CD74HC/T7046AGNDC6104C7104GNDGNDC8104C9103GND GNDC5104C41030011G1TANKTANK 圖 35相干解調(diào)電路圖 在接收端，解調(diào)出來的是一連串的碼元序列，并不知道每個(gè)碼元的起始時(shí)刻，就無法進(jìn)行抽樣判決。因此，在接收端需要碼元的定時(shí)脈沖序列，其重復(fù)頻率須和發(fā)送碼元脈沖序列一致，用于最佳判決時(shí)刻對解調(diào)出的碼元進(jìn)行抽樣判決，這就是位同步信號。 提取位同步信號主要有外同步法和自同步法。外同步法是在傳送數(shù)字信號的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)?位置上插入位同步信號。外同步法優(yōu)點(diǎn)：位同步信號與通信的數(shù)字碼元是同時(shí)傳送的，有相同的信道延時(shí)，因而同步是準(zhǔn)確的；缺點(diǎn)：要額外占用信道、占去一定的功率。自同步法是將接收到的不含載波分量的信號進(jìn)行某種非線性變換后，就可以直接從中提取出載波分量來。自同步法分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán) (DPLL)兩種。對于模擬鎖相環(huán)，當(dāng) “ 0” 或 “ 1” 碼長時(shí)間出現(xiàn)時(shí)，容易導(dǎo)致鑒相器沒有誤差控制信號輸出而丟失同步。數(shù)字鎖相環(huán)具有精度高、環(huán)路帶寬和中心頻率編程可調(diào)以及抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故本文采用全數(shù)字鎖相環(huán)進(jìn)行位同步信號的提取 [10]。 數(shù)字鎖相環(huán)的原理框圖如圖所示。 相位比較器將接受碼元的相位和 N 分頻器的輸出信號（即本地時(shí)鐘信號）的相位進(jìn)行比較，若本地時(shí)鐘心信號超前于接受碼元的相位，則相位比較器輸出一個(gè)超前脈沖，加到扣門，扣除一個(gè)晶體脈沖， 這樣分頻器的輸出脈沖的相位就滯后了 1/N 周期；相反，則相位比較器輸出一個(gè)滯后脈沖，加到添門，加入一個(gè)晶體脈沖，這樣分頻器輸出相位南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 就提前了 1/N 周期。整個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)路按上述方式，反復(fù)調(diào)整本地時(shí)鐘相位，以實(shí)現(xiàn)位同步。 圖 36 數(shù)字鎖相環(huán)的原理方框圖 相環(huán)的實(shí)現(xiàn) CD74HCT297 是 TI公司生產(chǎn)的一種高速數(shù)字鎖相環(huán)，由除 K 計(jì)數(shù)器，邊沿觸發(fā)器，異或鑒相器和數(shù)控振蕩器 (DCO)組成，它具有高速度、低功耗等特點(diǎn)。 CD74HCT297 的內(nèi)部功能如圖 38 所示。各管腳說明如下： A、 B、 C、 D:控制除 K 計(jì)數(shù)器的 K 值 。 ΦA(chǔ)1：異或鑒相器的一個(gè)輸入端，通常接輸入相位信號； ΦA(chǔ)2：邊沿觸發(fā)鑒相器的輸入端，通常接輸入相位信號； ΦA(chǔ)3：鑒相器的另一輸入端，通常與數(shù)控振蕩器的輸出端相連； ECPDout：邊沿觸發(fā)鑒相器的輸出端； XORPDout：異或鑒相器的輸出端 ，通常接到除 K 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)使能端； 圖 38 CD74HCT297 的內(nèi)部功能框圖 KCP：除 K 計(jì)數(shù)器的 K 時(shí)鐘輸入； D/U：正向計(jì)數(shù)與反向計(jì)數(shù)輸入端； ENCTR：計(jì)數(shù)使能端； I/Dout：數(shù)控振蕩器輸出端，經(jīng)除 N 計(jì)數(shù)器分頻反饋到鑒相器輸入端； 南湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 I/DCP：數(shù)據(jù)振蕩器輸入。 如圖 38 所示，異或鑒相器比較輸入信號的相位，輸出相位差去控制 K 計(jì)數(shù)器做加