鎖相環(huán)及載波同步要點學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1鎖相環(huán)及載波鎖相環(huán)及載波(zib)同步要點同步要點第一頁，共45頁。鑒相器PD環(huán)路低通濾波器LF壓控振蕩器VCOvP(t)vi(t)vD(t)vo(t)第2頁/共45頁第二頁，共45頁。)(tvP0ff捕捉帶捕捉帶同步帶同步帶第3頁/共45頁第三頁，共45頁。鑒相器PDvi(t)vD(t)vo(t) 鑒相器完成輸入信號與壓控振蕩器之間相位差到電壓鑒相器完成輸入信號與壓控振蕩器之間相位差到電壓(diny)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 )()(0ttfviD vo(t)e(t)-vo(t)e(t)-vo(t)-e(t)某些相位某些相位(xingwi)檢測器的特性檢測器的特性第4頁/共45頁第四頁，共45頁

2、。鑒相器PDvi(t)vD(t)vo(t) )()(0ttfviD vo(t)-e(t) 2)()(2sin)()(sin)(cos)(sin)(cos)(sin00000oimDoiDoiDoioimDoooiiiAAKKtttKttKttttAAKvttAvttAv vi(t)vD(t)vo(t)第5頁/共45頁第五頁，共45頁。鑒相器PD環(huán)路低通濾波器LF壓控振蕩器VCOvP(t)vi(t)vD(t)vo(t)PLL的主要性能指的主要性能指標，主要取決于環(huán)標，主要取決于環(huán)路路(hun l)濾波器濾波器的設(shè)計的設(shè)計第6頁/共45頁第六頁，共45頁。 )()(0tvgtP 自由振蕩頻率自由振

3、蕩頻率(pnl)或中心（或中心（角）頻率角）頻率(pnl)電壓控制電壓控制(kngzh)部分部分(t)vP(t)()(0tvKtPV dvKtdvKttPVPV )()()()(000第7頁/共45頁第七頁，共45頁。 dvKtPV )()(0H(f)LFVCOvP(t)vi(t)vD(t)vo(t) )()(sinttKvoiDD )(ti )()()(thtvtvDP 第8頁/共45頁第八頁，共45頁。 dvKtPV )()(0 )()(sinttKvoiDD )()()(thtvtvDP )(*)()(sin)(0thttKKdttdoiDV 線性化，假定相位線性化，假定相位(xingw

4、i)誤差較小誤差較小)()()()(*)()(0tttthtKKdttdoieeDV 解微分方程解微分方程(wi fn fn chn)得到結(jié)論得到結(jié)論第9頁/共45頁第九頁，共45頁。)()()()(*)()(0tttthtKKdttdoieeDV DVPPPioioPoKKKsHKssHKsssTsHssKss )()()()()()()()()( 拉氏變換拉氏變換(binhun)求解微分方程求解微分方程H(S)1/Si(s)o(s)KP不同的環(huán)路濾波器，可以求不同的環(huán)路濾波器，可以求出相位出相位(xingwi)不同的傳不同的傳輸函數(shù)，進行分析，得到穩(wěn)輸函數(shù)，進行分析，得到穩(wěn)態(tài)相差、穩(wěn)定度等

5、指標態(tài)相差、穩(wěn)定度等指標鎖相環(huán)的復(fù)頻域模型鎖相環(huán)的復(fù)頻域模型第10頁/共45頁第十頁，共45頁。)()()()()(sHKssHKsssTPPio )()()()()(ssHKsssssiPoie 1)( sHRCs1 KsKRCsRCCsRCssH 1111)(第11頁/共45頁第十一頁，共45頁。2/)(0/)(0sstttssttii ）（）（只有只有(zhyu)相差相差有頻率有頻率(pnl)差差第12頁/共45頁第十二頁，共45頁。1)( sH只有只有(zhyu)相差相差有頻率有頻率(pnl)差差)()(sKsssiPe )(lim)(0sKssssiPse 0)( se PeKs )

6、(2/)(0/)(0sstttssttii ）（）（)()()()()(ssHKsssssiPoie 第13頁/共45頁第十三頁，共45頁。只有只有(zhyu)相差相差有頻率有頻率(pnl)差差)()()(ssHKsssiPe )()(lim)(0ssHKssssiPse 0)( se 0)( se 2/)(0/)(0sstttssttii ）（）（ KsKsH )(第14頁/共45頁第十四頁，共45頁。H(f)LFVCOvP(t)vi(t)vD(t)vo(t) dmKtAtvFMci)(cos)(H(S)1/Si(s)o(s)KP)(1)()()(sMsKsdmKtFMiFMi )()()(

7、)()()()(sMKsHKssHKsssTsssVFMPPioP 第15頁/共45頁第十五頁，共45頁。H(S)1/Si(s)o(s)KP)()()()()()()(sMKsHKssHKsssTsssVFMPPioP )()(sMKKsKsVFMPPP 為為信信號號帶帶寬寬BBKP 2/截止截止(jizh)角頻率為角頻率為Kp的低通濾波器的低通濾波器)()(sMKsVFMP 第16頁/共45頁第十六頁，共45頁。LPFVCOLPF-p/2NFM信號信號相干解調(diào)輸出相干解調(diào)輸出第17頁/共45頁第十七頁，共45頁。LPFVCO振蕩器振蕩器f=fx分頻分頻(fn pn)輸出輸出fout分頻器分頻

8、器 N分頻器分頻器 MxoutfMNf 第18頁/共45頁第十八頁，共45頁。第19頁/共45頁第十九頁，共45頁。已調(diào)信號已調(diào)信號(xnho)插入插入載波載波/導(dǎo)頻導(dǎo)頻+載波恢復(fù)載波恢復(fù)相干解調(diào)相干解調(diào)信道信道第20頁/共45頁第二十頁，共45頁。已調(diào)信號含已調(diào)信號含有同步信息有同步信息+載波恢復(fù)載波恢復(fù)相干解調(diào)相干解調(diào)信道信道 由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為導(dǎo)頻），接收端把這個導(dǎo)頻提取由發(fā)送端發(fā)送專門的同步信息（常被稱為導(dǎo)頻），接收端把這個導(dǎo)頻提取(tq)出來作為同步信號的方法，稱為外同步法。發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號中提取出來作為同步信號的方法，稱為外同步法

9、。發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息，接收端設(shè)法從收到的信號中提取(tq)同步信息的方法，稱為自同步法。同步信息的方法，稱為自同步法。 已調(diào)信號不已調(diào)信號不含同步信息含同步信息插入插入載波載波/導(dǎo)頻導(dǎo)頻+載波恢復(fù)載波恢復(fù)相干解調(diào)相干解調(diào)信道信道AMSSB第21頁/共45頁第二十一頁，共45頁。已調(diào)信號已調(diào)信號插入插入載波載波/導(dǎo)頻導(dǎo)頻+載波恢復(fù)載波恢復(fù)相干解調(diào)相干解調(diào)信道信道 同步本身雖然不包含所要傳送的信息，但只有收發(fā)設(shè)備之間建立了同步后才能開始傳送信息，所以同步是進行信息傳輸?shù)谋匾颓疤帷Ｍ叫阅艿暮脡挠謱⒅苯佑绊懼ㄐ畔到y(tǒng)的性能。如果(rgu)出現(xiàn)同步誤差或失去同步就會導(dǎo)致通信系統(tǒng)性能下降或通信

10、中斷。因此，同步系統(tǒng)應(yīng)具有比信息傳輸系統(tǒng)更高的可靠性和更好的質(zhì)量指標，如同步誤差小、相位抖動小以及同步建立時間短，保持時間長等。 第22頁/共45頁第二十二頁，共45頁。插入的導(dǎo)頻：位置、強度、與插入的導(dǎo)頻：位置、強度、與傳輸傳輸(chun sh)信號關(guān)系？信號關(guān)系？第23頁/共45頁第二十三頁，共45頁。導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻插入在任意在任意(rny)位置位置（一般在（一般在通帶內(nèi)）通帶內(nèi)）導(dǎo)頻與信號導(dǎo)頻與信號同時同時(tngsh)（頻帶）傳輸（頻帶）傳輸互不干擾互不干擾導(dǎo)頻線譜的強度導(dǎo)頻線譜的強度遠大于信號譜，遠大于信號譜，以便于接收端濾波以便于接收端濾波或鎖相跟蹤或鎖相跟蹤導(dǎo)頻插在信號譜導(dǎo)頻插在信

11、號譜的零點或與信號的零點或與信號正交傳輸，以保正交傳輸，以保證不干擾信號證不干擾信號在信號頻在信號頻帶外，單帶外，單獨傳輸？獨傳輸？第24頁/共45頁第二十四頁，共45頁。相乘調(diào)制taCC cos2/ 帶通濾波相加m(t)輸出s(t)0fCfC+fmfC-fmfDSB信號的導(dǎo)頻插入tattmatscccc sincos)()( 已調(diào)信號已調(diào)信號(xnho)插入導(dǎo)頻插入導(dǎo)頻第25頁/共45頁第二十五頁，共45頁。tatatmattattmattsttrtvcccccccccccc 2sin22cos2)(2sincoscos)(cos)(cos)()(2 相乘器帶通濾波r(t)fc窄帶濾波/PL

12、L低通濾波m(t)v(t)2/ 相干相干(xinggn)載波恢復(fù)載波恢復(fù)第26頁/共45頁第二十六頁，共45頁。0fCfC+fmfC-fmfDSB信號的導(dǎo)頻插入0fCfC+fmfC-fmfDSB信號的導(dǎo)頻插入相干解調(diào)相干解調(diào)(ji dio)后有直流分量后有直流分量第27頁/共45頁第二十七頁，共45頁。2211f f ffff ffrCmC 第28頁/共45頁第二十八頁，共45頁。2211f f ffff ffrCmC f f1 1窄窄帶帶濾濾波波/ /P PL LL Lf f2 2窄窄帶帶濾濾波波/ /P PL LL L接收信號f2-f1低通q次分頻f fc c窄窄帶帶/ /P PL LL

13、L載波輸出移移相相目標：利用目標：利用(lyng)f1、f2的和、差、倍關(guān)系得到的和、差、倍關(guān)系得到fc1234第29頁/共45頁第二十九頁，共45頁。)2cos()2cos(2211 tftf 122121212)1)(2cos21)(2cos21 tfffffftffffrmrmr2211f f ffff ffrCmC 211ffffqrm 12 qrtffa )(2cos2q第30頁/共45頁第三十頁，共45頁。 ）（ tfatfffffCqrrC2cos2)(2cos212222211f f ffff ffrCmC 34tfaC 2cos2第31頁/共45頁第三十一頁，共45頁。221

14、1f f ffff ffrCmC f f1 1窄窄帶帶濾濾波波/ /P PL LL Lf f2 2窄窄帶帶濾濾波波/ /P PL LL L接收信號f2-f1低通q次分頻f fc c窄窄帶帶/ /P PL LL L載波輸出移移相相1234f2-f1fr-Df2fC 通過調(diào)整通過調(diào)整(tiozhng)(tiozhng)f2f2、f1f1可得到整數(shù)倍的可得到整數(shù)倍的q q增大增大f2或或f1有利有利于減少信號頻譜對于減少信號頻譜對導(dǎo)頻的干擾導(dǎo)頻的干擾(gnro)，但所需頻帶加寬，但所需頻帶加寬。211ffffqrm 第32頁/共45頁第三十二頁，共45頁。輸入已調(diào)信號平方律部件鑒相器環(huán)路濾波器VCO

15、二分頻載波輸出鎖相環(huán)平方環(huán)提取載波第33頁/共45頁第三十三頁，共45頁。ttmtsc cos)()( ttmtmttmtscc 2cos2)(2)(cos)()(22222 二倍頻二倍頻(bi pn)分量分量第34頁/共45頁第三十四頁，共45頁。低通壓控振蕩器低通環(huán)路濾波器/2輸出輸入已調(diào)信號v3v5v1v2v4v6v7第35頁/共45頁第三十五頁，共45頁。低通壓控振蕩器低通環(huán)路濾波器/2輸出輸入已調(diào)信號v3v5v1v2v4v6v7ttmtsc cos)()( )cos(1 tvc)cos(cos)()()sin(cos)()()sin(14232 tttmtsvvtttmtsvvtvc

16、cccc cos2)(sin2)(65tmvtmv )(412sin8)(22657tmtmvvv q 很小時很小時(xiosh) 7v反饋調(diào)整反饋調(diào)整最終最終q 0第36頁/共45頁第三十六頁，共45頁。第37頁/共45頁第三十七頁，共45頁。低通/ 4低通/ 2低通/ 4低通VCO四相移相信號環(huán)路濾波器vd第38頁/共45頁第三十八頁，共45頁。第39頁/共45頁第三十九頁，共45頁。2)cos(1)(sin2exp)2(2)cos(2)2exp()/(2/12222/122 AerfAAAf 212rn r為信噪比為信噪比初始初始(ch sh)相位相位第40頁/共45頁第四十頁，共45頁。信噪比下降信噪比下降(xijing)： 倍倍 2cos cos)(21)()cos()(cos)()(tmtmttcttmtsccDSB信號信號恢復(fù)載波恢復(fù)載波解調(diào)信號解調(diào)信號第41頁/共45頁第四十