可檢測差分GPS校正信號的窄頻移數字鑒別器電路

美國海岸警衛隊(U.S. Coast Guard)通過低頻(285~325kHz)發射臺給GPS信號(DGPS)發送差分校正信號。發送數據率為100bps或200bps。此調制為最小頻移鍵控(MSK)，會產生載波偏移為位速率的一半的偽頻移鍵控(FSK)。對于100bps信號，載波偏移只有±25Hz。對于1kHz的接收器IF頻率，IF信號偏移在975~1,025Hz之間。兩組數據對應時間分別為1,026μs和976μs。

檢測調制信號的最初工作都集中在鎖相環和模擬鑒別器上，兩者都需要針對每種速率進行優化或調節。此外還考慮了元件老化的影響。這樣就開發了一種測量IF信號各周期長度的5V CMOS電路數字方法。當交流耦合IF信號峰峰值在2V~15V時，此電路工作良好。

采用CD4049 CMOS十六進制緩沖/轉換器對IF輸入信號進行箝位(如圖)。CD4049后接一個設置為反轉觸發器的CD4013 D型觸發器，以消除任何滯后。信號的正負部分分開處理，方波的負信號選通1000位計數器，此計數器的輸入為1MHz時鐘。

IF頻率鑒別器測量IF輸入信號的每個周期長度，該電路可檢測采用差分校正機制的GPS信號的調制信號。

如果信號持續時間超過1,000μs，就會產生溢出脈沖；如果短于1,000 μs，則不會。同樣，產生IF方波正信號的持續時間可通過另一個CD4059測量。將兩個CD4059的輸出送入“或”門，以便混合各數據IF信號周期的測量值。

任何溢出脈沖都會觸發可重觸發單穩多諧振蕩器CD4098。輸出脈沖寬度為1.1 ms，輸出脈沖寬度稍大于IF中心頻率周期，這樣確保在相鄰IF信號長持續時間周期之間的輸出脈沖不會下降到0。

用作可編程除法器的CD4059的復位命令復雜，如果控制輸入Kb和Kc設置為0時，計數器復位到阻塞輸入。

由于希望計數器的第一級除以10，所以Ka=1，Kb=1，Kc=0。Kc總是為0，所以用Kb控制進行復位。主復位后，還將額外計數一次。因此，如果阻塞輸入為1,000，則輸出脈沖發生在1,001個計數之后。如果這樣不行，則阻塞輸入可能要設置成999，以獲得1,000μs的總延遲。

因為CD4059是同步可編程計數器，所以輸出脈沖是一個單時鐘周期(1.0μs)。如果采用1,000的阻塞輸入，脈沖寬度小于999 μs的脈沖就不產生輸出脈沖，脈沖寬度大于1,002 μs的脈沖則產生連續脈沖。

檢測到的數據脈沖長度非常接近于10ms的倍數，最大誤差只有0.1ms。在數據脈沖的上升沿觸發示波器，IF信號為975Hz的純正弦波。當在下降沿觸發示波器時，原始IF信號表為1,025Hz的純正弦波。因為電路功能相當于IF頻率鑒別器，所以檢測方案與傳輸數據率無關。