数字锁相法提取位同步信号设计课程设计报告

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1、湖南文理学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计系部：电气与信息工程学院专业班级：通信工程07101学生姓名：指导教师：完成时间：2010-6-29报告成绩：评阅意见：评阅教师日期22数字锁相法提取位同步信号设计报告数字锁相法提取位同步信号设计一、设计要求在任何形式的数字通信系统中，位同步都是必不可少的，无论数字基带传输系统还是数字频带传输系统，无论相干解调还是非相干解调，都必须完成位同步信号的提取，因此，位同步信号的稳定性直接影响到整个数字通信系统的工作性能。根据通信原理所学理论，设计用平方环法从2DPSK信号中提

2、取载波同步信号，并注意相位模糊现象，给出电路结构框图，并完成电路设计、仿真与调试。熟练地运用通信理论，进行数字基带信号、数字信号频带传输系统、PCM通信系统和同步系统的设计，并进行通信系统建模。二、设计作用目的（1）巩固加深载波恢复的认识，提高综合运用通信原理等知识的能力；（2）培养学生查阅参考文献，独立思考、设计、钻研电子技术相关问题的能力；（3）通过实际制作安装电子线路，学会单元电路以及整机电路的调试与分析方法；（4）掌握相关电子线路工程技术规范以及常规电子元器件的性能技术指标；（5）了解电气图国家标准以及电气制图

3、国家标准，并利用电子CAD正确绘制电路图；（6）培养严肃认真的工作作风与科学态度，建立严谨的工程技术观念；（7）培养工程实践能力、创新能力和综合设计能力。三、所用仪器设备计算机Matlab操作平台四、设计原理4.1电路分析22位同步也称为位定时恢复或码元同步。在任何形式的数字通信系统中，位同步都是必不可少的，无论数字基带传输系统还是数字频带传输系统，无论相干解调还是非相干解调，都必须完成位同步信号的提取，即从接收信号中设法恢复出与发端频率相同的码元时钟信号，保证解调时在最佳时刻进行抽样判决，以消除噪声干扰所导致的解调接

4、收信号的失真，使接收端能以较低的错误概率恢复出被传输的数字信息。因此，位同步信号的稳定性直接影响到整个数字通信系统的工作性能。位同步的实现方法分为外同步法和自同步法两类。由于目前的数字通信系统广泛采用自同步法来实现位同步，故在此仅对位同步中的自同步法进行介绍。采用自同步法实现位同步首先会涉及两个问题：（1）如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用；（2）如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱，怎样才能获得位同步信号。数字基带信号本

5、身是否含有位同步信息与其码型有密切关系。应强调的是，无论数字基带信号的码型如何，数字已调波本身一般不含有位同步信息，因为已调波的载波频率通常要比基带码元速率高得多，位同步频率分量不会落在数字已调波频带之内，通常都是从判决前的基带解调信号中提取位同步信息。二进制基带信号中的位同步离散谱分量是否存在，取决于二进制基带矩形脉冲信号的占空比。若单极性二进制矩形脉冲信号的码元周期为Ts，脉冲宽度为τ，则NRZ码的τ＝Ts，则NRZ码除直流分量外不存在离散谱分量，即没有位同步离散谱分量1/Ts；RZ码的τ满足0<τ

6、占空比为50％，此时的RZ码含有n为奇数的n/Ts离散谱分量，无n为偶数的离散谱分量，这就是说，RZ码含有位同步离散谱分量。显然，为了能从解调后的基带信号中获取位同步信息，可以采取两种措施：（1）如原始数字基带码为NRZ码，若传输信道带宽允许，可将NRZ码变换为RZ码后进行解调；（2）如调制时基带码采用NRZ码，就必须在接收端对解调出的基带信号进行码变换，即将NRZ码变换成RZ码，码变换过程实质上是信号的非线性变换过程，最后再用锁相环（通常为数字锁相环）提取出位同步信号离散谱分量。将NRZ码变为RZ码的最简单的办法是对

7、解调出的基带NRZ码进行微分、整流，即可得到归零窄脉冲码序列。22x图1数字锁相环组成原理框图下面简单介绍一下数字锁相环的组成原理。数字锁相环的主要特点是鉴相信号为数字信号，鉴相输出也是数字信号，即环路误差电压是量化的，没有模拟环路滤波器。由于数字锁相环的输入是经过微分和全波整流后的信号，故这种数字锁相环也称为微分整流型数字锁相环，其原理框图如图1所示。该电路由码型变换器、鉴相器、控制调节器组成，各部分的作用如下：1码型变换器完成解调出的基带NRZ码到RZ码的变换，使鉴相输入信号X含有位同步离散谱分量。2鉴相器用于检测

8、信号X与输出位同步信号（分频输出D）相位间的超前、滞后关系，并以量化形式提供表示实时相位误差的超前脉冲F和滞后脉冲G，供控制调节器使用。当分频输出位同步信号D相位超前与信号X时，鉴相器输出超前脉冲F（低电平有效）；反之，则输出滞后脉冲G（高电平有效），二者均为窄脉冲。3控制调节器的作用是根据鉴相器输出的误差指示脉冲，在信号D与信号