PCM/FM遥测系统：原理、特点与高码率挑战

"PCM/FM遥测系统的结构框图和特点，包括PCM信号处理流程、非相干检测方法的优势、系统存在的问题以及高速率下的挑战。" 在遥测技术中，PCM/FM（脉冲编码调制/频率调制）系统是一种广泛应用的传输方式，尤其在中国的遥测领域。该系统的结构框图清晰地展示了数据采集到数据恢复的过程。PCM/FM体制的核心在于通过预调滤波器对数据采集系统输出的PCM数据流进行处理，滤掉不必要的高频成分，使信号集中在有限的频带上，提高发射功率的利用率。接着，经过频率调制的载波被发射出去，经过传播后，由接收机进行解调，恢复原始的PCM基带信号。 PCM/FM体制的主要特点体现在以下几个方面： 1. 预调滤波器的使用：在对PCM信号进行载波调制前，先通过限带低通滤波器，使得调频信号的相位和频率连续变化，形成模拟调频信号，有利于信号的稳定传输。 2. 非相干检测方法：系统不依赖于相位相干，而是采用限幅-鉴频的方式进行解调，这种方法简化了工程实现，适应于无法建立相位相干检测的衰落信道，同时对幅度衰落和相位失真有较好的抵抗能力。 3. 非线性鉴频器影响：鉴频器输出的噪声包含高斯白噪声和click噪声，其中click噪声不符合高斯分布，导致接收机性能与中频信噪比相关，存在门限效应。最佳调制频偏为△f=(0.35+n)Rb，其中n为0,1,2...，更高的n值意味着更低的误码率，但需要更宽的信道带宽。 4. 误码率分析：根据Shapiro提出的Rice分布，PCM/FM鉴频器解调的误码率与输入信噪比和频偏有关，存在一个最佳频偏，可以获得最小的误码率。 然而，PCM/FM体制在面对高码率需求时，表现出局限性。例如，当数据速率超过2Mbps时，可能会遇到频率选择性衰落增大和码间干扰等问题。为解决这些问题，研究者探讨了非相干和相干解调算法，并进行了软件仿真，以优化高速遥测信号的解调性能。 PCM/FM遥测系统以其独特的结构和工作原理，在遥测领域占有一席之地。然而，随着技术的进步，对数据传输速率的需求不断提高，如何在保持系统优势的同时，解决高速率下的问题，成为了未来研究的重点。这需要深入研究新的调制解调技术，优化系统设计，以满足更高性能的要求。