平方环载波提取电路设计

锁相技术课程结业论文题 目 平方环载波提取电路设计 院系名称： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子信息工程10级03班 学生姓名： 星空 学 号： 授课教师： 2013 年 6 月 30 日摘 要在无线电技术实现的收发系统中，锁相环在载波同步、位同步、相干解调等方面发挥着重要作用，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。获得这个相干载波的过程称为载波提取，或称为载波同步，接收机为了提取载波，普遍采用平方环法，因其电路结构非常简单。本文针对这一问题，详细介绍了载波提取的相关内容以及载波提取的原理；接着，设计电路用来实现载波提取。最后运用SystemView仿真软件进行载波提取电路的仿真，并对运行数据结果进行分析。关键词： 载波提取 SystemView9目录1 引言42 工作原理43 实验仿真电路设计53.1原件参数设置53.2设计电路图54 运行结果 6 结论 8参考文献 91 引言同步是数字通系统以及某些采用相干解调的模拟通信系统中一个重要的实际问题。由于收、发双方不在一地，要使它们能步调一致地协调工作，必须要有同步系统来保证。平方环法是设法从接收信号中提取同步载波。有些信号，如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不直接含有载波分量，但经过某种非线性变换后，将具有载波的谐波分量，因而可从中提取出载波分量来2 工作原理设调制信号为m(t)，m(t)无直流分量，则抑制载波的双边带信号为s(t) = m(t) cosct (1)接收端将该信号经过平方变换后，即经过一个平方律部件后，误差相位鉴相函数为e(t) = m(t) cos ct 2 = 1/2 m2(t) + 1/2 m2(t) cos 2ct (2)上式的第二项包含有载波的倍频2c的分量。若用一窄带滤波器将2c频率分量滤出，再进行二分频，就可获得所需的相干载波。基于这种构思的平方变换法提取载波的方框图如下图1所示。 图1：平方变换法提取载波由于提取载波信号的方框图中用了一个二分频电路，故提取出的载波信号存在180度相位含糊问题。对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对相移。在实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，图1中的窄带滤波器常用锁相环代替，构成如图2所示的方框图，图2 平方环法提取载波称为平方环法提取载波。其中锁相环是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）组成。由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆功能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能。因而，平方环法提取载波得到了较广泛的应用。3试验仿真电路设计 3.1原件参数设置 为了达到上面的锁相环法提取载波的要求，根据原理框图，用SystemView软件建立仿真电路元件参数设置Token17：基带信号，幅度1V，频率0-5 Hz； Token4：正弦信号，幅度1V，频率20 Hz；Token5：乘法器；Token18：信号输出；Token7：函数运算器，a = 2；Token8：二分频；Token9：低通滤波器，采样瓶率256Hz，极点数为5；Token 7、8、16都是显示器运行时间设置 运行时间=1s，采样频率=256Hz3.2设计电路图输入已调信号电路如图3所示，载波提取电路如图4所示图（3）载入已调信号SystemView模型图（4）平方环法载波提取SystemView模型4运行结果在SystemView系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察各个点的波形。如图（5）-（10）所示(5) 基带信号（6）载波（7）已调信号（8）提取的载波（9）载波频谱（10）提取的载波频谱结论由图（7）（8）（9）（10）可以看出，所提取的载波和原来发送的载波有很大差异，所提取的载波和原来发送的载波相位上相差180。参考文献1 张辉、曹丽娜.现代通信原理与技术（第二版）.西安：西安电子科技大学出版社.20082 戴志平、梅进杰、罗菁、陈振云，SystemView数字通信系统仿真设计.北京：北京邮电大学出版社.20113 马志朋二阶锁相环设计中环路参数的选