一种用于高速QPSK 解调的四次方环载波恢复电路

王志超 ,王平连

(1.中国科学院 光电研究院,北京100094;2.中国科学院 研究生院, 北京100094;

3.中国科学院 空间应用工程与技术中心, 北京100094)

1 引 言

QPSK 调制体制由于具有频带利用率高、抗干扰能力强及技术成熟等优点,被广泛应用于卫星数据传输系统中。近些年来,我国对地观测、空间遥感及航天事业发展迅速,对卫星到地面的数据传输速率需求不断提高,相应的地面站也需提升高速数据的接收解调能力。高速QPSK 信号解调大多采用相干解调方式,其关键技术之一是同步载波的恢复。

目前,国外全数字化高速解调器产品已较成熟,比如法国IN-SNEC 公司的某款通用遥感高码速率解调测试仿真设备 QPSK 解调码速率可达3.2 Gbit/s,相比之下,国内公开报道的实际应用产品较少,解调速率也较低,因此国内的数字化水平还有待提高。数字器件(如模数转换器)由于工作速率受限很难实现高码速率信号的全数字解调,这也是制约国内高速数据解调研究的技术瓶颈[1]。本文从解决实际问题的角度出发,采用模拟方案跨越该技术瓶颈,设计并实现了一种用于高码速率QPSK 信号的四次方环载波恢复电路。

2 四次方环恢复载波基本原理

设QPSK 信号一般表达式为

式中,I(t)为同相分量,Q(t)为正交分量。对该信号进行四次方运算,可得:

因I(t)、Q(t)为矩形信号,故上式可化简为

由式(3)可见,QPSK 信号经四次方运算后已包含了4 ωc频率分量, 用一窄带滤波器将此离散的4 ωc频率分量滤出,经过分频用作锁相环的参考信号,通过锁相环的跟踪及窄带滤波作用,即可获得用于高速信号相干解调的高纯度同步载波[2-3]。……