2dpsk相干載波提取.

1、等級(jí):HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING課程設(shè)計(jì)課程名稱 通信原理教程課題名稱2dpsk相干載波提取專 業(yè)電子信息工程班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師劉正青2015年12月21日電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課題名稱2dpsk相干載波提取姓 名 專業(yè) 電子信息工程 班級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師劉正青課程設(shè)計(jì)時(shí)間2周一、任務(wù)及要求任務(wù)：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)從2DPSK中提取相干載波。要求：1、給出整體設(shè)計(jì)框圖；2 、繪制各單元電路電路圖；3、完成系統(tǒng)SYSTEMVIEW真；4、繪制總電路原理圖；5 、寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告二、進(jìn)度安排第一周：星期一：安排任務(wù)、講課；星期二 星期五：查資料、設(shè)計(jì)；第二周：星期一星期

2、二：設(shè)計(jì)調(diào)試；星期三星期四：寫(xiě)總結(jié)報(bào)告星期五：答辯三、說(shuō)明書(shū)格式課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)封面；任務(wù)書(shū)；說(shuō)明書(shū)目錄；設(shè)計(jì)總體思路及方案確定；單元電路設(shè)計(jì)；總電路設(shè)計(jì)；仿真結(jié)果與仿真結(jié)論；附錄（總電路原理圖）；參考文獻(xiàn)。四、參考資料1、 通信原理教程 樊昌信主編電子工業(yè)出版社2、 高頻電子線路高吉祥主編 電子工業(yè)出版社3、 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)閻石主編高等教育出版社4、 通信電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)劉正清主編 湖南工程學(xué)院出版社目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)序言1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 12 設(shè)計(jì)總體思路及方案確定 13 單元電路(子模塊，字程序)分析 23.1 2dpsk 調(diào)制的設(shè)計(jì) 23.2 平方模塊33.3 鑒相 模塊43.

3、4 濾波器模塊43.5 壓控振蕩器模塊 53.6 分頻器模塊54 系統(tǒng)( systemview )仿真 65 總結(jié)96 附錄107 參考文獻(xiàn) 108 評(píng)分表 11序言2dpsk 在進(jìn)行相干解調(diào)時(shí)，接收端需要產(chǎn)生一個(gè)和接收信號(hào)同頻、同相的本地載波，用來(lái)和接收的 2dpsk 信號(hào)相乘。這個(gè)本地載波的頻率和相位信息必須來(lái)自接收信號(hào)，或者說(shuō)需要從接收信號(hào)中提取載波同步信息。 本地載波和接收信號(hào)載波的同步問(wèn)題稱為載波同1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求我們的任務(wù)要求是一一設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)從 2DPSK中提取相干載波。其要求為：給出整體 設(shè)計(jì)框圖；繪制各單元電路電路圖；完成系統(tǒng) SYSTEMVIEW真；繪制總電路原理圖；寫(xiě)

4、出設(shè)計(jì)報(bào)告。2設(shè)計(jì)總體思路及方案確定載波同步的方法可以分為兩大類：第一類是在發(fā)送端的發(fā)送信號(hào)中插入一個(gè)專門(mén)的導(dǎo) 頻用于載波同步，導(dǎo)頻是一個(gè)或幾個(gè)特定頻率的未經(jīng)調(diào)制的正弦波，在接收端提取出導(dǎo)頻，利用此導(dǎo)頻的頻率和相位來(lái)決定本地產(chǎn)生的載波頻率和相位。第二類是在接收端設(shè)法從有用信號(hào)中直接提取出載波，而不需要專門(mén)的導(dǎo)頻。直接提取法中又有兩類：第一類是平方 法，第二類是科斯塔斯環(huán)法。平方法有兩種形式：圖一為最簡(jiǎn)單的原理方框圖，圖二為用鎖相環(huán)(PLL)代替窄帶濾波器的鎖相環(huán)法。圖2鎖相環(huán)由相乘器、環(huán)路濾波器以及壓控振蕩器組成。由于鎖相環(huán)的輸出信號(hào)具有更好 的穩(wěn)定性，并且輸入可以是不連續(xù)信號(hào)，所以它的應(yīng)用比

5、較廣泛。設(shè)接收信號(hào)為：S(t)=m(t)coswt式中，m(t)為調(diào)制信號(hào)，它沒(méi)有直流分量。這樣，在 s(t)中沒(méi)有載頻分量。將此接收 信號(hào)平方后，得到：SQt)=m Qt)cos 2wt =0.5m Qt)+0.5m Qt)cos2wt其中包含兩倍載頻(2f0)的分量，用窄帶濾波器將此分量濾出，并經(jīng)過(guò)二分頻，就得 到載頻f0的分量。在現(xiàn)代數(shù)字接收機(jī)中，鎖相環(huán)的具體電路可能大大有別于圖2的電路，但是其性能是等效的。圖中起到鑒相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?lái)這樣做很復(fù)雜，

6、但使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)則會(huì)很容易實(shí)現(xiàn)。平方環(huán)法提取載波的原理方框圖如圖 3所示:相位比較器將輸入信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO俞出端送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行 比較，若在工作范圍內(nèi)檢測(cè)出任何相位差，就產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，這個(gè)誤差信號(hào)正比于輸 入信號(hào)和VCO俞出信號(hào)之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。環(huán)路濾波器濾 除誤差中的高頻分量以及噪聲，保證環(huán)路所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還產(chǎn)生信號(hào) 去控制VCO強(qiáng)制VCC朝著減少相位誤差方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號(hào)和VCO俞出信號(hào)之間的任何頻率逐漸減少為o,這時(shí)我們就稱環(huán)路已被鎖定。3單元電路（子模塊，字程序）分析3.1 2dpsk調(diào)制的設(shè)計(jì)2

7、DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式?，F(xiàn)假設(shè) 用表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：=0表示0碼，=n表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如 2PSK信號(hào)是用載波的不同相 位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)。在這種絕對(duì)移相方 式中，發(fā)送端是采用某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)接收端也必須采用相同的基準(zhǔn)相位。 如果基準(zhǔn)相位發(fā)生變化，則在接收端回復(fù)的信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。所以在實(shí) 際過(guò)程中一般不采用絕對(duì)移相方式，而采用相對(duì)移相方式。M序列的實(shí)現(xiàn)：m序列是最長(zhǎng)線性反饋移存器序列的簡(jiǎn)稱，又稱偽隨機(jī)序列，

8、是由帶 線性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的一種序列。具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較低的截獲概 率，而且長(zhǎng)的m序列更容易在一定的強(qiáng)噪聲中被提取，這樣就能夠充分保證數(shù)據(jù)的正常通 信。通常產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的電路為反饋移存器。BPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)：信號(hào)發(fā)生器的“ +”與“一”端實(shí)現(xiàn)正相端和反相端的 2路輸出， 由M序列進(jìn)行載波的隨機(jī)選擇，從而實(shí)現(xiàn) BPSK。DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)：我們?cè)贐PSK實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上加入觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)差分碼的輸出。主要用到的元件有74LS744位寄存器、74LS04反相器、74LS86異或、74LS74集成D 觸發(fā)器、4066BD模擬開(kāi)關(guān)。電路圖如圖4所示：圖4 DPSK信號(hào)的產(chǎn)生3.2 平方模塊

9、平方模塊就是將信源單元輸入的 2DPSK言號(hào)進(jìn)行放大，由模擬乘法器 MC1496構(gòu)成。 設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)，m(t)中無(wú)直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號(hào)為：S(t)=m(t)coswt,接 收端將該信號(hào)進(jìn)行平方變換，即經(jīng)過(guò)一個(gè)平方律部件后就得到：S2：t)=m 2(t)cos 2wt =0.5m 2(t)+0.5m Qt)cos2wtS2；t)經(jīng)電容隔直濾波后只留下二倍的載波頻率分量，即輸出信號(hào)。電路圖如圖5所示：3.3 鑒相模塊鑒相器是能夠鑒別出輸入信號(hào)的相差的器件， 是使輸出電壓與兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相 位差有確定關(guān)系的電路。它是鎖相環(huán)的重要組成部分。主要有模擬乘法器MC1496、電阻、

10、電容構(gòu)成。電路圖如圖6所示：C27:：:iEA-ih-tOOnFR55-AAA .5lklvcc 訕尺更MAvcc訣Ww-.JkflVC?:R51： -AAA:J2kflMC14W _t3：R5Q ：: r-Vv1 -1000 652Cvcc.FU8 Wr :：1kQ：忑_ : R43 I p-Wv-l IQIcD .VC?C2&20nF圖6鑒相器電路3.4 濾波器模塊環(huán)路濾波器是一個(gè)低通濾波器，其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量，起平滑濾波的作用，由電阻和電容構(gòu)成，電路圖如圖7所示：圖7環(huán)路濾波器電路3.5壓控振蕩器模塊壓控振蕩器是指輸出頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路， 頻率是輸

11、入信號(hào)電 壓的函數(shù)的振蕩器vco振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制， 就可構(gòu)成一個(gè)壓控振蕩器。壓控振蕩器被一個(gè)外來(lái)的基準(zhǔn)信號(hào)控制，使得壓控振蕩器輸出 信號(hào)的相位和外來(lái)的基準(zhǔn)信號(hào)的相位保持某種特定關(guān)系，達(dá)到相位同步和鎖定的目的，即 把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。電路圖如圖8所示：3.6 分頻器模塊分頻模塊是系統(tǒng)的最后一個(gè)模塊，經(jīng)過(guò)該模塊后我們就可以得到我們需要的載波信 號(hào)。受外部周期信號(hào)激勵(lì)的 震蕩，其頻率恰為激勵(lì)信號(hào)頻率的純分?jǐn)?shù)都叫做分頻。實(shí)現(xiàn)分 頻的電路或裝置稱為分頻器”經(jīng)過(guò)模擬鎖相環(huán)處理后的信號(hào)已經(jīng)將二倍載波頻率分量濾 出，輸入信號(hào)進(jìn)入晶體管構(gòu)成共射極電路，該電路特點(diǎn)是電壓增

12、益大，輸入與輸出電壓反 相。第二個(gè)晶體管實(shí)現(xiàn)緩沖隔離的作用，減小負(fù)載變動(dòng)對(duì)電壓放大的影響。信號(hào)輸出后經(jīng) 過(guò)74LS74實(shí)現(xiàn)二分頻。電路圖如圖9所示：4 系統(tǒng)(systemview )仿真對(duì)上述電路進(jìn)行完電路設(shè)計(jì)后，接下來(lái)我們需要利用systemview對(duì)電路進(jìn)行系統(tǒng)仿真。SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真 分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊(Token)去描述程序，無(wú)需與復(fù)雜的程序語(yǔ)言打交 道，不用寫(xiě)一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問(wèn)與調(diào) 整參數(shù)，方便地加入注釋。利用 System View，可以構(gòu)造各種

13、復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混 合系統(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用 戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從System View配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè) 置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出 系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。仿真電路如圖10所示：圖10電路仿真設(shè)置采樣點(diǎn)為500,采樣頻率為1000hz，系統(tǒng)每個(gè)模塊設(shè)置的參數(shù)如下: 表1各個(gè)模塊作用序號(hào)名稱參數(shù)設(shè)置Token 1偽隨機(jī)序列頻率：20hzToken 37異或門(mén)邏輯真1，邏輯假0Token 24延時(shí)器延時(shí)時(shí)間0.1sToken 5 35 27乘法器:完成信號(hào)相乘T

14、oken 20正弦波正弦信號(hào)，頻率為40hzToken 28 32低通濾波器28低通截止頻率為10hz，32低通截止頻率為100hzToken 29頻率調(diào)制頻率：100hzToken 30增益Gain： 2Token 31分頻器Divide By : 2Toke n 3 4 6 833 34 36分析觀察波形波形顯示:審 w2: Sink 6= | 回E3Time in SecondsSystemView圖11 2DPSK波形審 w3; Sink 8Sink 8200 合 330034C03100&-30e-3SOODSTime in Seconds口 回 S31903第7頁(yè)共15頁(yè)圖13經(jīng)過(guò)

15、平方模塊之后的波形圖14經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制之后的波形審 w6: Sink 36Sink 36叫3200 丹33003400 年 3Time in SecondsSystemVi?#圖15提取出的載波波形仿真結(jié)論：經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)提取出的載波與原載波波形相位相差180,但是基本上波形還是比較相似，只是存在延遲而已，所以還算是比較成功的5 總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)我們從16周就接到了任務(wù)書(shū)，任務(wù)內(nèi)容是 2DPSK相干載波的提取。 接到任務(wù)之后，便打開(kāi)了通信原理教程，翻到了關(guān)于 2DPSK相干載波提取的那一節(jié)，書(shū)上 的很多內(nèi)容對(duì)我們很有幫助。第 17 周便開(kāi)始了正式的課程設(shè)計(jì)工作，從網(wǎng)上查找資料， 了解每個(gè)模塊的作用

16、，從而利用 systemview 進(jìn)行系統(tǒng)仿真。對(duì)于 systemview 這個(gè)軟件還 是第一次認(rèn)識(shí)，一開(kāi)始對(duì)它不熟悉，然后在網(wǎng)上翻找教程，找圖標(biāo)所表示的意義。接著就開(kāi)始了版面布局，一個(gè)一個(gè)模塊的擺放，把線連接好后，發(fā)現(xiàn)波形出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò) 誤，對(duì)每個(gè)模塊的波形進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后， 發(fā)現(xiàn)波形有點(diǎn)像我們所需要的， 但是還是有問(wèn)題， 波形不美觀， 進(jìn)而修改了采樣點(diǎn)和采樣頻率， 再次運(yùn)行程序后， 發(fā)現(xiàn)波形是我們所需要的， 但是有點(diǎn)延遲，事情不可能是盡善盡美的。做完仿真后我們開(kāi)始了電路的設(shè)計(jì)，劉正青老師給了我們很多的資料，里面有很多的 東西對(duì)我們進(jìn)行課題設(shè)計(jì)是很有幫助的，通過(guò)資料的幫助和同學(xué)們的討論，從而把設(shè)計(jì)

17、電 路搞定了，但是進(jìn)行仿真的時(shí)候出不了波形，這是一個(gè)很大的遺憾。每次的課程設(shè)計(jì)都是對(duì)我們的一次綜合檢驗(yàn)， 里面有很多的東西需要我們聯(lián)系以往學(xué) 過(guò)的知識(shí)，通過(guò)課設(shè)我們能對(duì)以前的知識(shí)再次進(jìn)行理解與滲透。課程設(shè)計(jì)是一次理論與實(shí) 踐相結(jié)合的工作，理論上存在的實(shí)際上并不存在，理論上的往往是最完美的結(jié)果，但是在 現(xiàn)實(shí)中總會(huì)存在各種因素使得出的結(jié)果偏離理論上的結(jié)果，這是不可避免的。能夠完成這次的課程設(shè)計(jì)，我要在這里感謝我們的指導(dǎo)老師劉正青老師和我的同學(xué)， 沒(méi)有你們的幫助，憑我一個(gè)人的力量是很難做出來(lái)的，所以在這里很感謝你們給予我的幫 助！6附錄由于我做電路設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的是 multisim 軟件，版面有限，裝不下如此多的模塊, 我便將每個(gè)模塊用一個(gè)子電路代替，從而節(jié)省了空間?？傠娐啡缦?/p>