用于載波提取的鎖相環(huán)仿真4頁(yè)

1、三 用于載波提取的鎖相環(huán)仿真目的1 掌握鎖相環(huán)的基本原理2 了解鎖相環(huán)在載波提取中的作用3 了解平方環(huán)和科斯塔斯環(huán)的工作原理內(nèi)容設(shè)計(jì)兩個(gè)仿真模型，分別使用平方環(huán)和科斯塔斯環(huán)對(duì)抑制載波雙邊帶調(diào)制的模擬信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)。原理1 平方環(huán)設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)中無(wú)直流分量，則DSB信號(hào)為 （31）接收端將該信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)平方律部件后得到 （32）在上式中的均值是基帶信號(hào)的功率，是一個(gè)正的常數(shù)，因此上式中含有頻率分量的諧波，用中心頻率為的帶通濾波器將這一諧波分量選出后，再通過(guò)鎖相環(huán)選定，最后對(duì)鎖相環(huán)VCO輸出信號(hào)進(jìn)行2分頻即可恢復(fù)載波。平方環(huán)的原理框圖如下圖所示：圖3-1 平方環(huán)載波提取原理框圖2 科斯塔斯

2、環(huán)利用平方環(huán)進(jìn)行解調(diào)時(shí)，需要三個(gè)乘法器，且鎖相環(huán)工作在載波的二倍頻上。如果載波頻率較高，鎖相環(huán)將需要工作在相當(dāng)高的頻率上，導(dǎo)致成本大大提高。因此，科斯塔斯環(huán)針對(duì)這一缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。本是采用科斯塔斯環(huán)法提取同步載波的。科斯塔斯環(huán)又稱同相正交環(huán)，其原理框圖如下：圖3-2 科斯塔斯環(huán)原理框圖在科斯塔斯環(huán)環(huán)路中，誤差信號(hào)V7是由低通濾波器及兩路相乘提供的。壓控振蕩器輸出信號(hào)直接供給一路相乘器，供給另一路的則是壓控振蕩器輸出經(jīng)90o移相后的信號(hào)。兩路相乘器的輸出均包含有調(diào)制信號(hào)，兩者相乘以后可以消除調(diào)制信號(hào)的影響，經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與壓控振蕩器輸出和理想載波之間相位差有關(guān)的控制電壓，從而準(zhǔn)確地對(duì)壓控振蕩

3、器進(jìn)行調(diào)整，恢復(fù)出原始的載波信號(hào)?，F(xiàn)在從理論上對(duì)科斯塔斯環(huán)的工作過(guò)程加以說(shuō)明。設(shè)輸入調(diào)制信號(hào)為，則 （33） （34）經(jīng)低通濾波器后，倍頻項(xiàng)被濾除，輸出分別為：將v5和v6在相乘器中相乘，得， （35）（35）中是壓控振蕩器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)載波之間的相位誤差，當(dāng)較小時(shí)，（36）（36）中的v7大小與相位誤差成正比，它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出。用v7去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號(hào)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。步驟1、平方環(huán)載波恢復(fù)仿真模型的設(shè)計(jì) 1）仿真步進(jìn)設(shè)計(jì)為固定的，仿真計(jì)算采用ode5算法，仿真時(shí)間設(shè)置為8e-3。2）采用相乘法產(chǎn)生抑制載波

4、調(diào)制信號(hào)，其中，基帶信號(hào)采用頻率為1KHz的正弦波信號(hào)，載波采用頻率為10KHz的正弦波，通過(guò)相乘器產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)后送入噪聲方差為0.01的AWGN信道進(jìn)行傳輸。3）在接收方，采用乘法器Product1完成平方功能，并將輸出信號(hào)通過(guò)中心頻率為20kHz的二階帶通濾波器選出載波的二次諧波，濾波器通帶可設(shè)置為1921kHz。4）采用Product2作為鎖相環(huán)的鑒相器，為模擬真實(shí)情況，并不將VCO的中心頻率完全設(shè)置為載波頻率的2倍，而是增加一個(gè)小的差值，如設(shè)置VCO的中心頻率為20.3kHz，控制靈敏度為4000Hz/V。則當(dāng)環(huán)路進(jìn)入鎖定時(shí)，VCO的輸出就是穩(wěn)定的載波二次諧波。5）將得到的載波二次諧波

5、通過(guò)計(jì)數(shù)器進(jìn)行二分頻后得到恢復(fù)載波，計(jì)數(shù)器設(shè)置為上升沿觸發(fā)，最大計(jì)數(shù)值為1，輸出端為計(jì)數(shù)輸出，輸出數(shù)據(jù)類型為雙精度。計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)設(shè)置為0或1。6）相干解調(diào)模塊可采用Manual Switch來(lái)選擇理想載波或本地恢復(fù)載波來(lái)進(jìn)行，低通濾波器截止頻率根據(jù)基帶信號(hào)頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3-3 抑制載波雙邊帶調(diào)制、平方環(huán)載波恢復(fù)及相干解調(diào)模型2、科斯塔斯環(huán)載波恢復(fù)仿真模型的設(shè)計(jì)1）仿真步進(jìn)設(shè)計(jì)為固定的，仿真計(jì)算采用ode5算法，仿真時(shí)間設(shè)置為8e-3。2）采用相乘法產(chǎn)生抑制載波調(diào)制信號(hào)，其中，基帶信號(hào)采用頻率為1KHz的正弦波信號(hào)，載波采用頻率為10KHz的正弦波，通過(guò)相乘器產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)后送入噪聲方差為0.01的AWGN信道進(jìn)行傳輸。3）在接收方，將接收信號(hào)分兩路與VCO輸出的信號(hào)進(jìn)行鑒相，并通過(guò)低通濾波器（2階的巴特沃斯濾波器，截止頻率為1KHz）4）VCO的中心頻率設(shè)置為10.15kHz，壓控靈敏度為8000Hz/V。5）零階保持器的采樣頻率按照仿真模型采樣頻率設(shè)置6）利用Analytic Signal模塊進(jìn)行希爾伯特變換，得到復(fù)數(shù)信號(hào)7）利用Complex to Real-Imag將復(fù)數(shù)信號(hào)的實(shí)部，虛部分離出來(lái)，得到一對(duì)相互正交的正弦輸出抑制載波雙邊帶調(diào)制的科斯塔