董三軍，蔣學(xué)東，邵海波

(中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院通信技術(shù)研究所，河南洛陽(yáng)471009)

目前，PCM/FM的遙測(cè)體制仍然是普遍使用的一種遙測(cè)體制，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能相對(duì)穩(wěn)定，因而在航空遙測(cè)中得到了廣發(fā)的應(yīng)用[1].但是，系統(tǒng)的低頻響應(yīng)特性不夠理想，并且由于模擬電路的特性給調(diào)試帶來(lái)了很大的困難，系統(tǒng)不夠靈活.

采用數(shù)字技術(shù)的軟件無(wú)線電調(diào)制相比與模擬技術(shù)明顯有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，并且能提高傳輸效率和保證傳輸性能[2].本文以PCM/FM的原理為基礎(chǔ)，吸收了MSK和SOQPSK的優(yōu)點(diǎn)[3]，在不增加解調(diào)復(fù)雜度以及和現(xiàn)有接收機(jī)兼容的條件下，提出了一種獨(dú)特的調(diào)制方法，具有很好的應(yīng)用前景.

1 PCM/FM原理

PCM/FM是一種非線性調(diào)制，是通過(guò)改變載波的頻率來(lái)達(dá)到的.非線性調(diào)制雖然也要完成頻譜的搬移，但它所形成的信號(hào)頻譜不在保持原來(lái)的基帶頻譜結(jié)構(gòu)，即存在非線性變化關(guān)系.

任何已調(diào)帶通信號(hào)s(t)可以寫做:

其中:V(t)為復(fù)基帶信號(hào)，fc為載頻;令

則

s(t)=Ac·cos(2πfct+ψ(t))

可以表示調(diào)頻(相)信號(hào)，其中瞬時(shí)相位可以表示為:

其中:φ0是初始相位，一般取值為0，瞬時(shí)頻率可以表示為

其中:Κf為調(diào)制常數(shù)，單位是Hz/V，x(t)是調(diào)制的基帶信號(hào);顯然，x(t)和瞬時(shí)頻率fd有相同的連續(xù)性.當(dāng)x(t)是解析函數(shù)時(shí)，ψ(t)是時(shí)間的連續(xù)解析函數(shù)，當(dāng)x(t)存在非解析點(diǎn)時(shí)，ψ(t)是連續(xù)不解析函數(shù).因此，可以x(t)將定義為分段連續(xù)的函數(shù)，而這種分段是以碼元周期為單位的.工程上，在一個(gè)碼原的周期t∈[kT，(k+1)T]內(nèi)x(t)總是解析的，因此，在此區(qū)間內(nèi)定義解析函數(shù)g(t)，且g(t)滿足:

因此，任意一個(gè)t∈[kT，(k+1)T]時(shí)刻，x(t)可以表示為:

因此，任意時(shí)刻t∈[kT，(k+1)T]，相位ψ(t)可以表示為:

上式變換中φk的引入保證了變化前后，相位保持不變;同時(shí)可以看出φk在一個(gè)碼元之內(nèi)保持恒定，此時(shí)可以將Ψ(t)寫作Ψk(t).

考慮到Ψ(t)是連續(xù)函數(shù)，即

可以得到φk的遞推關(guān)系為

由上式可以看出，φk的變化量主要與 Κf和的乘積有關(guān)，本文對(duì)進(jìn)行研究.

此時(shí):

當(dāng) Ik－1=Ik時(shí)，φk= φk－1;

當(dāng) Ik－1≠ Ik時(shí)，φk= φk－1± kπ;

但是，總有

因此:

代入式(3)可得:

其中:j為虛數(shù)單位.

定義

可以看出，ak，bk相互獨(dú)立，可以用來(lái)表示四個(gè)相位，因此，上式是(ak，bk)∈ck的QPSK調(diào)制.任意取一個(gè)序列 Ik，并同時(shí)將 ak，bk、ck、φk列于表中，如表1所示.

表1 序列編碼表

表1是對(duì)于任意輸入的一個(gè)序列的特例，其中標(biāo)*的表示取值的任意性，標(biāo)^的表示所得到值和前一個(gè)相同;

從表1中可以看出，將原始序列Ik進(jìn)行差分編碼得到序列ck，編碼的原則是空號(hào)反轉(zhuǎn).ak，bk的碼元周期為2T，且存在半個(gè)碼元周期的時(shí)延.

綜上，可以得到調(diào)制框圖，如圖1所示.

圖1 調(diào)制框圖

圖1中，首先對(duì)原始序列進(jìn)行雙極性變換得到Ik，然后進(jìn)行編碼得到ck，然后對(duì)新序列ck通過(guò)一個(gè)脈沖成型濾波器，該濾波器的沖擊響應(yīng)為g(t)，然后對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制，調(diào)制頻率為最終的載波頻率，就完成了調(diào)制過(guò)程.

對(duì)比MSK和SOQPSK的調(diào)制方法[4－6]，可以看出，這兩種方法是本文的特例，因此，本文提出的方法能夠具有這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)整其中的參數(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，屬于一種多體制的遙測(cè)平臺(tái)，具有更好的適應(yīng)性和應(yīng)用前景.

2 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)廣泛使用的PCM/FM的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，提出了一種適應(yīng)多種應(yīng)用要求的新調(diào)制方法，能夠同時(shí)兼容MSK和SOQPSK的優(yōu)點(diǎn)，有著很好的應(yīng)用前景.

[1]李英麗，劉春亭.空空導(dǎo)彈遙測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2]楊小牛，樓才義.軟件無(wú)線電中的發(fā)射機(jī)研究[J].杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，20(6):56 －60.

[3]IRIG standard 106 － 04:telemetry standards[S].

[4]DOELZ M L，HEALD E T.Minimum Shift Data Communication System[P].US Patent 2977417，1958.

[5]HILL T J.A non － proprietary，constant envelope，variant of shaped offset QPSK(SOQPSK)for improved spectral containment and detection efficiency[C]//21st Century Military Communication Conference Proceeding，[s.n.]:[S.l.]，2000，1(1):347－352.

[6]HILL T J.An enhanced，constant envelope，interoperable shaped offset QPSK(SOQPSK)waveform for improved spectral efficiency[R].Technical report，Nova Engineering，Inc.，2007.