使用鎖相環(huán)實現(xiàn)連續(xù)相位快速響應(yīng)的QPSK調(diào)制器資料說明

　　在M相移鍵控（M-PSK）方案中，正交相移鍵控（QPSK）由于其有效的帶寬消耗而得到了廣泛的應(yīng)用。然而，與具有連續(xù)相變的最小移位鍵控相比，QPSK需要更高的帶寬來傳輸信號。本文研究了QPSK信號的相位變換，提出了一種基于鎖相環(huán)（PLL）的QPSK調(diào)制器。由于采用了三輸入異或門和求和電路，該系統(tǒng)中的鎖相環(huán)電路不同于傳統(tǒng)的鎖相環(huán)電路。利用這些附加組件，所提出的PLL在QPSK信號中提供連續(xù)的相位變化。因此，當(dāng)使用所述電路時，傳輸QPSK信號所需的帶寬小于具有不連續(xù)相位的傳統(tǒng)QPSK信號所需的帶寬。該系統(tǒng)的時域分析結(jié)果與電路的實驗和仿真結(jié)果吻合較好。理論和實驗結(jié)果都證實了該技術(shù)在實際應(yīng)用中是可行的。

　　數(shù)字調(diào)制目前在衛(wèi)星通信〔1-4〕、電視廣播、非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）〔5〕、移動通信〔6〕、〔7〕等通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，這是因為數(shù)字調(diào)制具有高安全性，不受干擾噪聲，比模擬調(diào)制需要更少的帶寬。數(shù)字調(diào)制有多種類型，包括幅度移位鍵控（ASK）、頻率移位鍵控（FSK）和相位移位鍵控（PSK），在PSK調(diào)制中，輸出信號的相位根據(jù)輸入數(shù)據(jù)位從參考相位偏移。PSK有多種變體，如二進制相移鍵控（BPSK）、正交相移鍵控（QPSK）和M相移鍵控（M-PSK），其中QPSK調(diào)制是最流行的一種，并為其分配了四個不同的相位：45°、135°、-135°和-45°一般來說，M-PSK數(shù)字相位調(diào)制涉及s（t）=Acos（ωct–?n）形式的信號，其中?n是M-PSK相位之一。這個表達式可以重寫為s（t）=an cos（ωct）+bn s in（ωct），其中an=Acos?n和bn=Asin?n?？梢钥闯觯刂芃-PSK信號相位的關(guān)鍵因素是an和bn，它們是對應(yīng)于每一組數(shù)字數(shù)據(jù)位（n位/集）的電壓電平。例如，在2位/集，M=22=4，相當(dāng)于QPSK調(diào)制；因此，四種可能的2位組合（00、01、10、11）通過使用D/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓電平，以生成相關(guān)的an和bn。最后得到相位調(diào)制信號。這一產(chǎn)生QPSK信號的基本原理導(dǎo)致了許多調(diào)制技術(shù)，如利用FPGA〔8〕、〔9〕、VLSI〔10〕或CMOS〔11–14〕實現(xiàn)QPSK調(diào)制，所有這些技術(shù)都是基于利用現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用上述基本原理。存在適用頻率、功耗、不支持電子元件、成本高等局限性。2007年，提出了一種QPSK調(diào)制電路，它與外部電路一起控制鎖相環(huán)（PLL）的增益來移相〔15〕，但是這種方法中PLL的參考頻率很低，因此不能用當(dāng)前的技術(shù)來實現(xiàn)。此外，外部電路的需求也增加了該技術(shù)的復(fù)雜程度。此外，由于鎖相環(huán)的工作，PSK信號中的連續(xù)相位變化在本研究中沒有提及。在〔16〕中，提出了一種由基本電子元件（如opamps、D觸發(fā)器、逆變器和BJTs）構(gòu)成的QPSK調(diào)制電路。這種結(jié)構(gòu)不僅復(fù)雜，而且由于在輸入信號中強制要求90°相位差而缺乏靈活性。