通信原理软件实验4锁相环与载波的提取

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1、武汉大学教学实验报告电子信息学院通信工程专业时间_2015/12/10_实验名称锁相环与载波的提取指导教师吴静姓名莫帮杰年级2013级学号2013301200227一、实验冃的1•了解锁相环的原理和用法。2.掌握用平方环法从2dpsk信号中提取载波同步信号。二、实验内容1.用平方环法从2dpsk信号中提取载波同步信号。2.观察提取信号与原信号是否一致。三、实验原理常用平方环或同向正交环（科斯塔斯环）从2dpsk信号中提収相干载波。本实验用平方环法实现，其原理框图如下：先介绍模拟锁相环原理。锁相环内部结构框图如上图所示。其屮，鉴相器(PD)是

2、一个模拟乘法器，环路滤波器(LF)是一个有源或无源低通滤波器。锁相环是一个相位负反馈系统。PD检测5(0与U0(tZ间的相位误差并进行运算形成误差电压Ud(t),LF用來滤除乘法器输出的高频分量(包括和频及其他的高频噪声)形成控制电压〃c(£)控制vco使〃。(上)的相位向5(。的相位靠近。设：S(t)二Ssin[g(t)+&i(t)]=Uosin[a)i(t)+30(t)]则：5(0=Udsin6>e(t)=0i(t)一0o(t)2dpsk信号经锁相环锁相后得到一个稳定的正弦信号，它的频率是输入信号的两倍。我们把它放人，变成数字信号，二

3、分频，调整相位，低通滤波后，就可以得到同2dpsk信号同频同相的正弦信号，该信号可以用来解调2dpsk信号。四、实验步骤1.系统的设计⑴锁相环：在systemview系统通信库中有现成的锁相环器件，遂从中选择一个，设置好增益，使Z具有足够大的输出。⑵二分频电路：用一个D触发器來进行二分频。时钟由信源BS提供。⑶移相器：用2个单稳态触发器来实现。第一个采用上升沿触发，第二个釆用下降沿触发。调整第一个触发器的阈值，以达到调整相位的日的。⑷低通滤波器：在systemview的算子库中，有一个"线性系统”块，用它來设计低通滤波器。111■■■■■■

4、1aa111ilia■■•■・・・■■■■littilt■・iiiBaaaaaaaaiiiIIIBill!IlliIee•••・■■・•iaibbbi•・■■■■■■:［信源子系统iii1111iiiIII•I1••・・搭建好的系统模型如下:carrier-out2•设置采样率为lxl(THz,采样点设置为1024点。1.运行系统观察示波器输出波形。五、实验结果1.2dpsk信号载波波形：2.本系统输出波形:3.混合波形:六、思考与总结1、锁相环工作原理总结：(1)压控振荡器的输出经过采集并分频；(2)和基准信号同时输入鉴相器；(3)鉴相器

5、通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；(4)控制UCO,使它的频率改变；(5)这样经过一个很短的时间，在环路内VCO的输出就会稳定于某一期望值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。2、対锁相环载波提取系统的抗噪声性能的研究与讨论(1)在系统中加入乘性高斯噪声，模型如下:「I信源子系统2dpsk信号载波波形如下:系统输出波形如下:$nio混合波形如下:由加入乘性噪声前后系统输出波形可看出，未加乘性噪声前原载波信号与输出载波信号拟合得很好，而加入乘性噪声以后提取出的载波信号不仅发生了幅度畸变，而且还出现了

6、相位模糊的现象，可见锁相坏载波提取技术对乘性干扰的抑制性能并不是很好。（2）在系统屮加入加性高斯噪声，模型如下：iieeeeiiiiiiiiiiieiiiiiiiiBiiiIiiai*itiiiaaii:I信源子系统::::::::::::2dpsk信号载波波形如下:系统输出波形如下:混合波形如下:由加入加性噪声前后系统输出波形可看出，未加加性噪声前原载波信号与输出载波信号拟合得很好，而加入乘性噪声以后提取出的载波信号不仅发生了幅度畸变，而且还出现了相位模糊的现象，可见锁相环载波提取技术不仅对乘性干扰的抑制性能不好，对加性干扰的抑制性能也不

7、好。综上，锁相环载波提取技术只适用于大信噪比的情况，在小信噪比的情况下会出现幅度畸变和相位失真，因此在对系统性能要求较高的场合，小信噪比2dpsk信号载波的提取可能还需要另寻他法。