2DPSK信號(hào)中載波的提取與實(shí)現(xiàn)2

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1、第一章設(shè)計(jì)總體思路及方案確定該課程設(shè)計(jì)要求從2DPSK信號(hào)中載波的提取與實(shí)現(xiàn)。通常載波的提取方法有兩種：一種是在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，在適當(dāng)?shù)念l率位置上，插入一個(gè)（或多個(gè)）稱作導(dǎo)頻的正弦波，接收端就由導(dǎo)頻提取出載波，這類方法稱為插入導(dǎo)頻法；另一種是不專門發(fā)送導(dǎo)頻，而在接收端直接從發(fā)送信號(hào)中提取載波，這類方法稱為直接法。直接法又主要有平方環(huán)法和科斯塔斯環(huán)法兩種比較常用的方法。平方交換法提取載波方框圖中的窄帶濾波器若用鎖相環(huán)（第二章詳細(xì)介紹）代替，就稱為平方環(huán)法提取載波，如圖1-1所示。由于鎖相環(huán)具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶性能，平方環(huán)法比一般的

2、平方變換法具有更好的性能。用平方法提取載波同步信號(hào)時(shí)，對于沒有載波分量的信號(hào)可以用非線性變換的方法得到載波分量。對信號(hào)做平方運(yùn)算是常用的方法，因此我選擇平方環(huán)法。平方環(huán)電路即對信號(hào)進(jìn)行平方后提取載波。設(shè)接收信號(hào)為：S(t)=m(t)cosW0t式中m(t)為調(diào)制信號(hào)，它無直流分量。這樣，在S(t)中沒有載頻分量。將此信號(hào)平方后，得到：S2(t)=m2(t)cos2W0t＝m2(t)/2+m2(t)cos2W0t/2其中包含兩倍的載頻（2f0）的分量，用窄帶濾波器將此分量濾出，并經(jīng)過二分頻，就得出載頻f0的分量。16通信系統(tǒng)中常用平方環(huán)或同相正

3、交環(huán)(科斯塔斯環(huán))從2DPSK信號(hào)中提取相干載波。用平方法提取載頻時(shí)，可以使用鎖相環(huán)（PLL）代替窄帶濾波器由于鎖相環(huán)的輸出信號(hào)具有更好的穩(wěn)定性，并且不必須有連續(xù)的輸入信號(hào)（例如，時(shí)分制信號(hào)），所以它的應(yīng)用較為廣泛。在現(xiàn)代數(shù)字接受機(jī)中，鎖相環(huán)的具體電路可能大大有別于上圖中的電路，但是其性能是等效的。起到鑒相器作用的相乘電路可以用一組匹配濾波器代替，其中每個(gè)匹配濾波器的匹配特性具有稍微不同的相位偏置，其輸出送給一個(gè)加權(quán)函數(shù)，使加權(quán)函數(shù)給出相位誤差的估值?？雌饋磉@樣做很復(fù)雜，但是用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)則很容易實(shí)現(xiàn)。又如，壓控振蕩器也可以用一個(gè)只讀存儲(chǔ)

4、器實(shí)現(xiàn)，只讀存儲(chǔ)器的指針受一個(gè)時(shí)鐘和誤差估值器的輸出聯(lián)合控制。反饋路徑也可能不是連續(xù)的，可以每幀只進(jìn)行一次相位矯正，或每組一次，視信號(hào)結(jié)構(gòu)而定。此外，在信息流中還可以加入一個(gè)特殊的已知符號(hào)序列作為“頭”，以輔助估值過程。平方鑒相器放大整形除2壓控振蕩器移相器環(huán)路濾波器2DPSKMUUd濾波器CAR-OUT圖1-1平方環(huán)法提取載頻原理方框圖它的工作過程如下：相位比較器把輸入信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號(hào)進(jìn)行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測出任何相位（頻率）差，就產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)Ve(t)，這個(gè)誤差信號(hào)正比于輸入信號(hào)和VC

5、O輸出信號(hào)之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。?由低通濾波器濾除誤差信號(hào)中的交流分量，產(chǎn)生信號(hào)Vc16(t)去控制VCO，強(qiáng)制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號(hào)和VCO輸出信號(hào)之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時(shí)我們就稱環(huán)路已被鎖定。????如果VCO的輸出頻率低于輸入基準(zhǔn)信號(hào)的頻率，相位比較器的輸出振幅就為正，經(jīng)濾波后去控制VCO，使其頻率增加，直到兩個(gè)信號(hào)的頻率和相位精確同步。相反，若VCO輸出頻率高于輸入基準(zhǔn)信號(hào)，下面較詳細(xì)地介紹它的捕捉過程和跟蹤狀態(tài)。????設(shè)VCO在沒有輸入控制信號(hào)時(shí)的固

6、有振蕩頻率為Wo。開機(jī)后，若相位比較器的輸入信號(hào)頻率Wi與Wo很接近，則相位比較器將輸出這兩個(gè)頻率信號(hào)的差拍波，因其頻率很低，它將順利通過低通濾波器，然后加到VCO輸入端去作控制電壓，VCO受此差拍調(diào)頻，其中心頻率仍為Wo。調(diào)頻信號(hào)又立即返回相位比較器中，在它的輸出信號(hào)中已具有一個(gè)直流分量，經(jīng)過低通濾波器的積分作用取出來，再加到VCO輸入端，從而使VCO的中心頻率發(fā)生偏移。這個(gè)偏移方向恰好是朝著輸入信號(hào)頻率Wi的方向移動(dòng)，使相位比較器輸出的差拍信號(hào)頻率變得越來越低，相位差的直流分量也會(huì)越來越大。這個(gè)逐漸變大的直流分量經(jīng)低通濾波器后去控制VCO

7、，以更快的速度使VCO的振蕩頻率趨向于Wi。?16上述過程以極快的速度反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，直至從量變發(fā)生質(zhì)變：VCO的振蕩頻率由原來的Wo變?yōu)閃i，環(huán)路在這個(gè)頻率上穩(wěn)定下來，這時(shí)相位比較器的輸出也由差拍波變?yōu)橹绷麟妷?，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。這種鎖定狀態(tài)是環(huán)路通過頻率的逐步牽引而進(jìn)入的，這個(gè)過程叫做捕捉過程。若Wo與Wi的頻差太大，環(huán)路通過頻率的逐步牽引也可能始終進(jìn)入不了鎖定狀態(tài)，就稱處于失鎖狀態(tài)。這是因?yàn)閃o與Wi相差很大時(shí)，相位比較器輸出的差拍電壓的頻率很高，它將被低通濾波器除掉，濾波器的輸出電壓基本上為0或保持不變，因此VCO的輸出頻率也保持Wo不

8、變，這種情況將一直持續(xù)下去。????對于已經(jīng)鎖定的環(huán)路，若輸入信號(hào)的頻率或相位稍有變化，立刻會(huì)在兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差上反映出來，鑒相器的輸出也會(huì)隨著改變并驅(qū)動(dòng)VCO