载波同步提取试验概要.pdf

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1、精品文档《通信原理》实验报告实验十：载波同步提取试验系别：信息科学与工程学院专业班级：通信1003学生姓名：揭芳学号：20101182073同组学生：杨亦奥成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2012年12月28日——2012年12月28日）华中科技大学武昌分校1欢迎下载。精品文档一、实验目的1、掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。二、实验内容1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。三、实验器材1、信号源模

2、块一块2、③号模块一块3、⑦号模块一块4、60M双踪示波器一台四、实验原理（一）基本原理同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。下面就重点介

3、绍直接法的两种方法。1、平方变换法和平方环法设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为s(t)m(t)costc接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到由式（17-1）看出，虽然前面假设了m(t)中无直流分量，但m2(t)中却有直流分量，而e(t)表示式的第二项中包含有2ω频率的分量。若用一窄带滤波器将2ω频率分量滤出，cc2。欢迎下载精品文档再进行二分频，就获得所需的载波。根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图17-1所示。若调制信号m(t)＝±1，该

4、抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时11e(t)[m(t)cost]2cos2tc22c（17-2）图17-1平方变换提取载波因而，用图17-1所示的方框图同样可以提取出载波。由于提取载波的方框图中用了一个二分频电路，故提取出的载波存在180°的相位模糊问题。对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对移相。平方交换法提取载波方框图中的2fc窄带滤波器若用锁相环代替，构成如图17-2所示的方框图，就称为平方环法提取载波。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，平方环法比一般的平方变换

5、法具有更好的性能。因此，平方环法提取载波应用较为广泛。图17-2平方环法提取载波2、科斯塔斯环法科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：VV3低通5V1输入已调信号输出压控环路V7振荡器滤波器90о相移V2VV4低通63欢迎下载。精品文档图17-3科斯塔斯环原理框图在科斯塔斯环环路中，误差信号V是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输7出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控

6、振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。现在从理论上对科斯塔斯环的工作过程加以说明。设输入调制信号为m(t)cosct，则1vm(t)costcos(t)m(t)[coscos(2t)]3cc2c（17-3）1vm(t)costsin(t)m(t)[sinsin(2t)]4cc2c（17-4）经低通滤波器后的输出分别为：1vm(t)cos521vm(t)sin62将v和v在相乘器中相乘，得，561v

7、vvm2(t)sin2（17-5）7568（17-5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时，1vm2(t)（17-6）74（17-6）中的v大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用v去调77整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。载波同步系统的主要性能指标是高效率和高精度。所谓高效率就是为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。用直接法提取载波时，发端不专门发送导频，因而效率高；而用插入导频法时，由于

8、插入导频要消耗一部分功率，因而系统的效率降低。所谓高精度，就是提取出的载波应是相位尽量准确的相干载波，也就是相位误差应该尽量小。相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提取电路一后，在稳态下所引起的相差；随机相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位误差。相位误差对双边4。欢迎下载精品文档带信号解调性能的影响只是引起信噪比下降，对残留边带信号和单边带