田云鵬，馮 淞

（海軍航空軍械修理所 上海 200000）

調(diào)制識別技術(shù)在軍、民領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用價值，近年來一直受到人們的關(guān)注。隨著更多調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用，調(diào)制識別技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，并應(yīng)用于各個領(lǐng)域[1]。目前已經(jīng)存在的數(shù)字頻帶傳輸方式有振幅鍵控 （ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。并且，數(shù)字信息有二進(jìn)制和多進(jìn)制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。一些特殊的調(diào)制方式還有QAM、MSK、GMSK、OFDM。在多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方式中，四進(jìn)制（即QPSK）調(diào)制方式應(yīng)用最為廣泛[2]。

1 QPSK基本原理

理論上QPSK信號為頻帶無限寬的恒包絡(luò)信號，但我們知道，為避免干擾相鄰?fù)ǖ?，實際信道總是限帶的，經(jīng)限帶后的QPSK信號已不能保持恒包絡(luò)，由于QPSK的I、Q兩路數(shù)據(jù)信號的極性轉(zhuǎn)換時間相同，即碼元的沿是對齊的，其信號的相位變化有 0°、±90°、180°4 種，其中 180°相位變化的信號經(jīng)限帶后會出現(xiàn)包絡(luò)為0的現(xiàn)象，這在實際信道是不希望出現(xiàn)的。OQPSK是針對QPSK的一種改進(jìn)形式，OQPSK信號則把Q路信號和I路錯開了半個碼元周期（相對I路或Q路的碼元周期Ts而言），因而信號的相位變化在任何一個的整數(shù)倍處都可能發(fā)生，但兩路信號的相位變化不會同時發(fā)生，這樣，輸出的OQPSK信號只有0°、±90°3種相位變化，如圖1所示，信號經(jīng)限帶后包絡(luò)的最大值與最小值之比約為這就可以預(yù)計，它在實際信道中的特性將優(yōu)于QPSK信號[3]。

圖1 OQPSK調(diào)制波形和相位路徑圖Fig.1 OQPSK modulation waveform and phase road map

2 基帶信號的產(chǎn)生

OQPSK中，同相和正交這兩信道如同兩個獨立的BPSK信道，可以分別進(jìn)行編碼，因此，在實際應(yīng)用中，OQPSK信號往往傳輸兩路不同信息。以常用的直擴(kuò)通信為例，若設(shè)偽碼時鐘速率為fs，信息碼速率為fx=fs/N，時鐘速率為fc=fs，則其實現(xiàn)的電路如圖2所示。

圖2 基帶信號生成圖Fig.2 Baseband signal generation

由時鐘產(chǎn)生頻率為fc，占空比為50%的時鐘信號，分兩路輸出。一路經(jīng)同相放大后作為I路偽碼的時鐘，同時，對其進(jìn)行N次分頻后，作為I路信息碼的時鐘。另一路經(jīng)反相放大后作為Q路偽碼的時鐘，同時，對其進(jìn)行N次分頻后，作為Q路信息碼的時鐘。同步控制使信息碼和偽碼處于同步。信息流經(jīng)串并變換后，分別在I/Q選擇信號的控制下，送入I路FIFO或Q路FIFO單元，F(xiàn)IFO單元以時鐘fx=fc/N的速率向編碼器發(fā)送信息數(shù)據(jù)，信息經(jīng)編碼后與偽碼異或生成基帶信號。由于I路和Q路信號的時鐘相差半個時鐘周期，因此，I路基帶信號和Q路基帶信號也就錯開了半個時鐘周期。

3 OQPSK調(diào)制的實現(xiàn)

因此，基本的OQPSK調(diào)制的實現(xiàn)電路框圖如圖3所示，直接實現(xiàn)OQPSK調(diào)制和經(jīng)升余弦脈沖形成器的信號頻譜分別如圖4和圖5所示。在電路實現(xiàn)上，采用集成器件可簡化設(shè)計，增加可靠性。如圖3中虛框部分可采用AD8346[5]器件實現(xiàn)。該器件是工作在0.8～2.5 GHz的正交調(diào)制器，在該頻段內(nèi)，I/Q路信號僅1度的相位誤差，0.2 dB幅度平衡特性和DC－70 MHz的基帶調(diào)制帶寬，能較好的滿足設(shè)計要求。

圖3 OQPSK調(diào)制電路框圖Fig.3 OQPSK modulator circuit diagram

圖4 直接調(diào)制OQPSK信號頻譜圖Fig.4 Direct modulation of OQPS signal frequency spectrum

圖5 經(jīng)升余弦脈沖形成器后的信號頻譜圖Fig.5 Signal frequency spectrum ormed by the raised cosine pulse

雖然OQPSK的包絡(luò)起伏較小，但經(jīng)過非線性功率放大器后，仍會將已調(diào)信號的頻譜展寬，造成對相鄰信道的干擾。而若采用線性功率放大器，則功率效率較差。因此，人們采取了各種電路設(shè)計來改善功率放大器的動態(tài)范圍，圖6所示的笛卡爾負(fù)反饋電路[6]就是其中的一種。從功率放大器末端取出的負(fù)反饋信號與載波信號相乘后，恢復(fù)出的作負(fù)反饋的基帶信號。衰減控制用于控制反饋環(huán)路的增益。一般來說，通過負(fù)反饋控制，對于AB類功率放大器，能使功放后已調(diào)信號的帶外輻射降低20 dB以上。

圖6 笛卡爾負(fù)反饋環(huán)電路框圖Fig.6 Descartes negative feedback loop circuit diagram

4 結(jié)束語

OQPSK信號不會發(fā)生π相位的突變現(xiàn)象，因此限帶的OQPSK信號的包絡(luò)起伏小。限帶OQPSK信號包絡(luò)的最大值與最小值之比約為2，該信號經(jīng)過非線性功放后，不會引起功率譜旁瓣有大的增生，因此該信號在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用很廣泛。由于OQPSK調(diào)制有較高的傳輸可靠性和頻帶利用率，目前，它在移動通信、衛(wèi)星通信等各類數(shù)字通信系統(tǒng)中應(yīng)用的較為廣泛。

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