張 博 任廣輝

     北京航天科技集團(tuán)公司第一研究院第十四研究所（100076）林正楓

     陳華杰

     來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：提出一種在遙測(cè)系統(tǒng)中pcm碼同步時(shí)鐘快速恢復(fù)的新方法，與過(guò)去使用的模擬/數(shù)字鎖相環(huán)法進(jìn)行了比較，并以此設(shè)計(jì)出種快速、寬帶、高精度的pcm碼時(shí)鐘的再生電路。同時(shí)給出了該電路的性能分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

     關(guān)鍵詞：遙測(cè)系統(tǒng)

     pcm解調(diào) 碼同步 數(shù)字鎖相環(huán)

     當(dāng)今世界航天、航空技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)要求越來(lái)越高，提出了大容量高碼速率、覆蓋面寬、靈活性好、通用性強(qiáng)、保密性好等一系列較高的技術(shù)提標(biāo)。在遙測(cè)系統(tǒng)中，碼同步器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它不僅用于監(jiān)測(cè)輸入的pcm碼流，而且在獲取字同步、幀同步、副幀同步以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的過(guò)程中為系統(tǒng)提供一個(gè)準(zhǔn)確的碼同步時(shí)鐘信號(hào)。

     1 問(wèn)題的提出

     本系統(tǒng)使用nrz-l（不歸零線性碼）碼進(jìn)行傳輸，用高電平表示“1”，用零電平表示（0），在碼元期間電平保持不變，由于其不要求預(yù)先編碼或做專門(mén)的處理，所以產(chǎn)生和編碼簡(jiǎn)單。nrz-l碼的功率譜可以通過(guò)自相關(guān)函數(shù)求得，兩者為傅氏變換對(duì)。

     對(duì)于nrz-l偽隨機(jī)碼序列（r級(jí)m序列），其周期p=2

     r-1，根據(jù)自相關(guān)定義，在時(shí)域上將m序列與其自身延時(shí)求和，可以推導(dǎo)出m序列的自相關(guān)函數(shù)：

     對(duì)它求傅氏變換得到m序列的功率譜函數(shù)：

     由nrz-l的功率譜可以看出，當(dāng)f=f0時(shí)，sx(f)=0，即nrz-l隨機(jī)序列中不存在基頻——同步時(shí)鐘分量。

     由此可知，nrz-l隨機(jī)序列的頻譜中含有直流分量且隨著信號(hào)碼值變化而變化。尤其當(dāng)信息中包含長(zhǎng)串的連“1”或連“0”時(shí)，由于信號(hào)不出現(xiàn)跳變，因而此時(shí)如何提取碼同步信號(hào)就成了碼同步設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

     2 鎖相環(huán)路法及其缺陷

     過(guò)去的碼同步器由模擬鎖環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它由鑒相器（pd）、低通濾波器（lpf）、壓控振蕩器（vco）組成，如圖1所示。

     環(huán)路得到輸入信號(hào)后，鑒相器對(duì)輸入信號(hào)與壓控振蕩器的輸出進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生誤差電壓，低通濾波器后控制壓控振蕩器輸出的頻率及相位，使兩個(gè)頻率的相位差減小。如果輸入信號(hào)的頻率和相位與壓控振蕩器的振蕩頻率接近，那末由于鎖相環(huán)路的反饋特性將使壓控振蕩器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)保持同步，即“鎖定”。此時(shí)頻率差為零，相位差為一固定的常數(shù)。但是由于pd、lpf、vco都是模擬電路，在電路的可靠性、穩(wěn)定性和集成度方面都有其可克服的缺陷，尤其當(dāng)輸入信號(hào)的頻率改變時(shí)，模擬電路適應(yīng)性較弱，電路將得不改變?cè)S多參數(shù)。而數(shù)字電路由于只存在導(dǎo)通、截止兩種狀態(tài)，因此誤操作的可能性很小，不存在vco的非線性和鑒相器的零點(diǎn)漂移等問(wèn)題。目前廣泛使用超前/滯后式數(shù)字鎖相環(huán)路來(lái)恢復(fù)碼同步時(shí)鐘，如圖2所示。

     鎖相環(huán)路工作時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)微分器提取出邊沿，與碼同步信號(hào)二元鑒相，產(chǎn)生超前或滯后信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)一個(gè)低通濾波器去控制數(shù)控振蕩器產(chǎn)生超前或后脈沖，調(diào)整相位，完成鎖定過(guò)程。與模擬鎖相環(huán)路法的同步相比，數(shù)字鎖相環(huán)路法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

     鎖相環(huán)路工作時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)微分器提取出邊沿，與碼同步信號(hào)二元鑒相，產(chǎn)生超前或滯后信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)一個(gè)低通濾波器去控制數(shù)控振蕩器產(chǎn)生超前或滯后脈沖，調(diào)整相位，完成鎖定過(guò)程。與模擬鎖相環(huán)路法的同步相比，數(shù)字鎖相環(huán)路法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。