用于載波提取的鎖相環(huán)仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上三 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)兩個仿真模型，分別使用平方環(huán)和科斯塔斯環(huán)對抑制載波雙邊帶調(diào)制的模擬信號進(jìn)行相干解調(diào)。原理1 平方環(huán)設(shè)調(diào)制信號為m(t)中無直流分量，則DSB信號為 （31）接收端將該信號經(jīng)過一個平方律部件后得到 （32）在上式中的均值是基帶信號的功率，是一個正的常數(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，再通過鎖相環(huán)選定，最后對鎖相環(huán)VCO輸出信號進(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

2、波提取原理框圖2 科斯塔斯環(huán)利用平方環(huán)進(jìn)行解調(diào)時，需要三個乘法器，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?？扑顾弓h(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。兩路相乘器的輸出均包含有調(diào)制信號，兩者相乘以后可以消除調(diào)制信號的影響，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

3、電壓，從而準(zhǔn)確地對壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)整，恢復(fù)出原始的載波信號?，F(xiàn)在從理論上對科斯塔斯環(huán)的工作過程加以說明。設(shè)輸入調(diào)制信號為，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與輸入信號載波之間的相位誤差，當(dāng)較小時，（36）（36）中的v7大小與相位誤差成正比，它就相當(dāng)于一個鑒相器的輸出。用v7去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號的相位，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，仿真時間設(shè)置為8e-3。

4、2）采用相乘法產(chǎn)生抑制載波調(diào)制信號，其中，基帶信號采用頻率為1KHz的正弦波信號，載波采用頻率為10KHz的正弦波，通過相乘器產(chǎn)生已調(diào)信號后送入噪聲方差為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，并將輸出信號通過中心頻率為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，VCO的輸出就是穩(wěn)定的載波二次諧波

5、。5）將得到的載波二次諧波通過計(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來選擇理想載波或本地恢復(fù)載波來進(jìn)行，低通濾波器截止頻率根據(jù)基帶信號頻率進(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，其中，基帶信號采用頻率為1KHz的正弦波信號，載波采用頻率為10KHz的正弦波，通過相乘器產(chǎn)生已調(diào)信號后送入噪聲方差為0.01的AWGN信道進(jìn)行傳輸。3）在接收方，將接收信號分兩路與VCO輸出的信號進(jìn)行鑒相，并通過低通濾波器（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7）利用Complex to Real-Imag將復(fù)數(shù)信號的實(shí)部，虛部分離出來，得到一對相互正交的正弦輸出抑制載波雙邊帶調(diào)制的科斯塔斯環(huán)載波恢復(fù)和