載波同步提取實驗

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1、課程:通信原理載波同步提取實驗報告系電子信息與計算機(jī)科學(xué)系專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師實驗地點學(xué)年學(xué)期2012-2013第二學(xué)期一、實驗?zāi)康?、掌握用科斯塔斯（Costas）環(huán)提取相干載波的原理與實現(xiàn)方法。2、了解相干載波相位模糊現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。二、實驗內(nèi)容1、觀察科斯塔斯環(huán)提取相干載波的過程。2、觀察科斯塔斯環(huán)提取的相干載波，并做分析。三、實驗?zāi)K1、通信原理0號模塊一塊2、通信原理3號模塊一塊3、通信原理7號模塊一塊4、示波器一臺四、實驗原理1、基本原理同步是通信系統(tǒng)中一個重要的實際問題。當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測時，接收端需要提供一個與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同

2、相的相干載波。這個相干載波的獲取方法就稱為載波提取，或稱為載波同步。提取載波的方法一般分為兩類：一類是在發(fā)送有用信號的同時，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個（或多個）稱為導(dǎo)頻的正弦波，接收端就由導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為導(dǎo)頻插入法；另一類就是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號中提取載波，這類方法稱為直接法。下面就重點介紹直接法的兩種方法。1）平方變換法和平方環(huán)法2）科斯塔斯環(huán)法（17-6）中的v7大小與相位誤差θ成正比，它就相當(dāng)于一個鑒相器的輸出。用v7去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號的相位，最后使穩(wěn)定相位誤差減小到很小的數(shù)值。這樣壓控振蕩器的輸出就是所需提取的載波。載波同步系

3、統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是高效率和高精度。所謂高效率就是為了獲得載波信號而盡量少消耗發(fā)送功率。用直接法提取載波時，發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻，因而效率高；而用插入導(dǎo)頻法時，由于插入導(dǎo)頻要消耗一部分功率，因而系統(tǒng)的效率降低。所謂高精度，就是提取出的載波應(yīng)是相位盡量準(zhǔn)確的相干載波，也就是相位誤差應(yīng)該盡量小。相位誤差通常由穩(wěn)態(tài)相差和隨機(jī)相差組成。穩(wěn)態(tài)相差主要是指載波信號通過同步信號提取電路一后，在穩(wěn)態(tài)下所引起的相差；隨機(jī)相差是由于隨機(jī)噪聲的影響而引起同步信號的相位誤差。相位誤差對雙邊帶信號解調(diào)性能的影響只是引起信噪比下降，對殘留邊帶信號和單邊帶信號來說，相位誤差不僅引起信噪比下降，而且還引起信號

4、畸變。載波同步系統(tǒng)的性能除了高效率、高精度外，還要求同步建立時間快、保持時間長等。2、電路組成本實驗是采用科斯塔斯環(huán)法提取同步載波的。由“PSK”輸入的PSK調(diào)制信號分兩路輸出至兩模擬乘法器（MC1496）的輸入端，乘法器1（U2）與乘法器2（U5）的載波信號輸入端的輸入信號分別為0相載波信號與π/2相載波信號。這樣經(jīng)過兩乘法器輸出的解調(diào)信號再通過有源低通濾波器濾掉其高頻分量，由乘法器U4（MC1496）構(gòu)成的相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號中的數(shù)字信息。得到反映恢復(fù)載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud,Ud經(jīng)過壓控晶振CRY1（16.384M）后，再進(jìn)入CPLD（EPM240

5、T）進(jìn)行128分頻，輸出0相載波信號。該解調(diào)環(huán)路的優(yōu)點是：①該解調(diào)環(huán)在載波恢復(fù)的同時，即可解調(diào)出數(shù)字信息。②該解調(diào)環(huán)電路結(jié)構(gòu)簡單，整個載波恢復(fù)環(huán)路可用模擬和數(shù)字集成電路實現(xiàn)。但該解調(diào)環(huán)路的缺點是：存在相位模糊。當(dāng)解調(diào)出的數(shù)字信息與發(fā)端的數(shù)字信息相位反相時，即相干信號相位和載波相位反相，則按一下按鍵開關(guān)S1，迫使CPLD復(fù)位，使相干信號的相位與載波信號相位同頻同相，以消除相位誤差。然而，在實際應(yīng)用中，一般不用絕對移相，而用相對移相，采用相位比較法克服相位模糊。六、實驗框圖七、實驗步驟1、按照下表進(jìn)行實驗連線：源端口目的端口連線說明信號源：PN（32K）模塊3：PSK-NRZS

6、4撥為“1010”，PN是32K偽隨機(jī)碼信號源：128K同步正弦波模塊3：PSK載波提供PSK調(diào)制載波，幅度為4V模塊3：PSK-OUT模塊7：PSKIN提供載波同步提取輸入2、參考如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標(biāo)測試點說明通道１模塊0：128K同步正弦波輸入載波信號通道２模塊7：載波輸出輸出載波信號啟動仿真開關(guān)，開啟各模塊的電源開關(guān)。3、將信號源模塊上S5撥為“1010”，將模塊3上開關(guān)K3撥到“PSK”端。4、以信號源輸出點“128K同步正弦波”為觸發(fā)源，用示波器觀察信號源輸出點“128K同步正弦波”與模塊7的信號輸出點“載波輸出”的波形。5、如果示波器兩路信

7、號反向，按復(fù)位開關(guān)S1使其同相。此時“載波輸出”點輸出的信號就是從輸入的PSK調(diào)制信號中提取出來的0相載波。6、用示波器觀察模塊7的信號輸出點“載波輸出”的頻率，可以觀察到此時波形的頻率為128KHz。