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《通信原理實驗：模擬鎖相環(huán)與載波同步》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、實用標準實驗名稱模擬鎖相環(huán)與載波同步學院信息科學與工程學院專業(yè)班級文案大全實用標準姓名學號模擬鎖相環(huán)與載波同步一、實驗目的1.掌握模擬鎖相環(huán)的工作原理，以及環(huán)路的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、捕捉帶等基本概念。2.掌握用平方環(huán)法從2DPSK信號中提取相干載波的原理及模擬鎖相環(huán)的設計方法。3.了解相干載波相位模糊現(xiàn)象產生的原因。二、實驗內容1.觀察模擬鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)及捕捉過程。2.觀察環(huán)路的捕捉帶和同步帶。3.用平方環(huán)法從2DPSK信號中提取載波同步信號，觀察相位模糊現(xiàn)象。三、基本原理文案大全實用標準通信系統(tǒng)中常用平方環(huán)或同相正交環(huán)（科斯塔斯
2、環(huán)）從2DPSK信號中提取相干載波。本實驗系統(tǒng)的載波同步提取模塊用平方環(huán)，原理方框圖如圖3-1所示，電原理圖如圖3-2所示（見附錄）。模塊內部使用+5V、+12V、-12V電壓，所需的2DPSK輸入信號已在實驗電路板上與數字調制單元2DPSK輸出信號連在一起。圖3-1載波同步方框圖本模塊上有以下測試點及輸入輸出點：·MU平方器輸出測試點，VP-P＞1V·VCOVCO輸出信號測試點，VP-P＞0.2V·Ud鑒相器輸出信號測試點·CAR-OUT相干載波信號輸出點/測試點圖3-1中各單元與電路板上主要元器件的對應關系如下：·平方器U25：模擬乘法器MC14
3、96·鑒相器U23：模擬乘法器MC1496；U24：運放UA741·環(huán)路濾波器電阻R25、R68；電容C11·壓控振蕩器CRY2：晶體；N3、N4：三極管3DG6·放大整形N5、N6：3DG6；U26:A：74HC04·÷2U27：D觸發(fā)器7474·移相器U28：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7474·濾波器電感L2；電容C30下面介紹模擬鎖相環(huán)原理及平方環(huán)載波同步原理。鎖相環(huán)由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）及壓控振蕩器（VCO）組成，如圖3-3所示。文案大全實用標準圖3-3鎖相環(huán)方框圖模擬鎖相環(huán)中，PD是一個模擬乘法器，LF是一個有源或無源低通濾波器。鎖相環(huán)路是
4、一個相位負反饋系統(tǒng)，PD檢測ui(t)與uo(t)之間的相位誤差并進行運算形成誤差電壓ud(t)，LF用來濾除乘法器輸出的高頻分量（包括和頻及其他的高頻噪聲）形成控制電壓uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。設ui(t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，則ud(t)=Udsinθe(t)，θe(t)=θi(t)-θo(t)，故模擬鎖相環(huán)的PD是一個正弦PD。設uc(t)=ud(t)F(P)，F(xiàn)(P)為LF的傳輸算子，VCO的壓控靈敏度為Ko，則環(huán)路的數學模型如圖3-4
5、所示。圖3-4模擬環(huán)數學模型當時，，令Kd=Ud為PD的線性化鑒相靈敏度、單位為V/rad，則環(huán)路線性化數學模型如圖3-5所示。圖3-5環(huán)路線性化數學模型由上述數學模型進行數學分析，可得到以下重要結論：文案大全實用標準·當ui(t)是固定頻率正弦信號(θi(t)為常數)時，在環(huán)路的作用下，VCO輸出信號頻率可以由固有振蕩頻率ωo（即環(huán)路無輸入信號、環(huán)路對VCO無控制作用時VCO的振蕩頻率），變化到輸入信號頻率ωi，此時θo(t)也是一個常數，ud(t)、uc(t)都為直流。我們稱此為環(huán)路的鎖定狀態(tài)。定義Δωo=ωi-ωo為環(huán)路固有頻差，Δωp表示環(huán)路
6、的捕捉帶，ΔωH表示環(huán)路的同步帶，模擬鎖相環(huán)中Δωp<ΔωH。當
7、Δωo
8、<ΔωP時，環(huán)路可以進入鎖定狀態(tài)。當
9、Δωo
10、<ΔωH時環(huán)路可以保持鎖定狀態(tài)。當
11、Δωo
12、>ΔωP時，環(huán)路不能進入鎖定狀態(tài)，環(huán)路鎖定后若Δωo發(fā)生變化使
13、Δωo
14、>ΔωH，環(huán)路不能保持鎖定狀態(tài)。這兩種情況下，環(huán)路都將處于失鎖狀態(tài)。失鎖狀態(tài)下ud(t)是一個上下不對稱的差拍電壓，當ωi>ωo，ud(t)是上寬下窄的差拍電壓；反之ud(t)是一個下寬上窄的差拍電壓?！きh(huán)路對θi(t)呈低通特性，即環(huán)路可以將θi(t)中的低頻成分傳遞到輸出端，θi(t)中的高頻成分被環(huán)路濾除?；蛘哒f
15、，θo(t)中只含有θi(t)的低頻成分，θi(t)中的高頻成分變成了相位誤差θe(t)。所以當ui(t)是調角信號時，環(huán)路對ui(t)等效為一個帶通濾波器，離ωi較遠的頻率成分將被環(huán)路濾掉?！きh(huán)路自然諧振頻率ωn及阻尼系數ζ(具體公式在下文中給出)是兩個重要參數。ωn越小，環(huán)路的低通特性截止頻率越小、等效帶通濾波器的帶寬越窄；ζ越大，環(huán)路穩(wěn)定性越好?！ぎ敪h(huán)路輸入端有噪聲時，θi(t)將發(fā)生抖動，ωn越小，環(huán)路濾除噪聲的能力越強。實驗一中的電荷泵鎖相環(huán)4046的性能與模擬環(huán)相似，所以它可以將一個周期不恒定的信號變?yōu)橐粋€等周期信號。有關鎖相環(huán)理論的詳細
16、論述，請讀者參閱文獻[3]。對2DPSK信號進行平方處理后得，此信號中只含有直流和2ωc頻率成分，理論上對此
