实验指导书 第6节 载波、位时钟提取与提纯实验

《实验指导书 第6节 载波、位时钟提取与提纯实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验指导书 第6节 载波、位时钟提取与提纯实验（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、载波、位时钟提取与提纯实验一、实验目的1. 了解用直接法从接收信号中提取同步载波的方法和原理。2. 了解从信码中提取位同步时钟的方法和原理。3. 掌握用平方环电路从2DPSK信号里提取载波的方法和电路工作原理。4. 了解载波和位时钟的提纯方法和电路原理二、实验内容1、观察2DPSK信号经过平方率器件后的波形特点以及滤波后的波形。2、观察用锁相环提纯后的载波和位同步时钟，与锁相前的波形进行比较3、观察码元经过整流以后的波形特点。三、预习要求：1. 复习教材有关同步原理的内容。2. 认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容3. 对于选作实验，自行设计实验方案及测试步骤。四、实验仪器和设备1、四路稳

2、压电源 一台2、双踪示波器 一台3、 数字调制模块一块4、载波提取与提纯模块 一块调制模块 载波、时钟提取模块时钟锁定码元载波提取位同步提取与提纯模块方框图五、实验原理 在相位调制的通信系统中，由于传输的信号中只有载频的相位变化，而没有传输相关的 同步信息，如载波同步信号、位时钟同步信号等。因此，要获得这些同步信号，就必需是从 载波中或者从解调出来的信码当中提取出来。本实验就是完成从相位调制波中提取出载波同 步信号以及从信码中提取位同步信号，实验的电路方框图见后面的附图1，电路原理图见附 图 2 。1. 载波提取和提纯原理 从调相波中提取载波的方法有两类，一类是插人导频法，另外一类是直接法。插

3、人导频 法要求发射系统在适当的频率上插人一个载波信号，以便于接收系统提取载波，这样就会浪 费一部分的频带资源。直接法就是直接从调相信号中提取载波信息，这种方法在数字通信系 统里是最常用的方法。本次实验也就是采用直接法进行提取载波的。设无直流成份的调相信号为e(t),它可以表示为et)= Am cos(coct +(K=l)其中，Am为调相信号的幅度，W c为载波频率，K=1时表示码元为1, K=0时表示码 元为0。从上面的表达式里可以看出，e(t)里没有含有载波信号。但是如果将e(t)信号作一个 平方的非线性变换，情况就会不一样了，就有e2(t) = Am cos( co ct +)12=co

4、s26t/ + (K + 1)兀由于K=l,所以上式可以简化为/()=丄 a： + A： cos( 2(oct)由上式可以看出，经过平方后的调相波里不仅含有了直流成份，而且还含有两倍的载波频率， 因此，若将平方后的调相信号去掉直流成份，再经过一个中心频率为2wc的带通滤波器和 一个二分频电路就可以将我们所需要的载波频率提取出来了，这种提取载波的方法叫做平方 变换法，其方框图见图1。图 1 用平方变换法提取载波框图由于电路中采用了二分频电路，因此分频后的载波就有可能产生180的相差，这就是 我们所说的相位模糊问题，其产生原因见图2。图 2 平方变换法产生相位模糊的原因在实际的电路中，由于平方率部

5、件和带通滤波器都存在干扰问题，再加上信道中的白噪 声干扰，使得载波的稳定度不是很理想，这样会影响整个通信接收系统的性能。为了进一步 提高载波的稳定性，这里采用了锁相环来对二分频后的载波信号进行提纯。由于锁相环具有 频率跟踪和相位跟踪特性，因此用锁相环来提纯就可以得到高稳定度的同步载波，其原理方 框图见图 3。图 3 用锁相环提纯载波原理框图2. 位时钟提取与提纯原理 位时钟的提取方法也分为两类，一类是插人导频法，另外一类是直接法。在本实验中 我们采用的是直接法在解调出来的信号中提取出位时钟成份。电路的基本原理如图4 所示。图 4 提取位时钟的原理框图 从发送端发送过来的已调信号经过相乘器与相干

6、载波相乘后，得到一个非归零的随机 码元序列。由于受到载漏和白噪声的干扰，这个码元序列并不是一个很规整的码元序列，其 波形见图5a （载波位时钟提取模块T13测出）。因此要经过一个低通滤波器将干扰去掉。波 形见图5b （载波位时钟提取模块T14测出）。由于频带受限的码元序列里还是没有含有位时 钟分量，这里就需要将这个码元序列做一个非线性变换，也就是将频带受限的码元经过一个 全波整流变换。经过变化后的码元序列就已经含有位时钟成份了，波形见图5c。然后再通 过一个中心频率为位时钟频率的带通滤波器，将位时钟的频率成份提取出来。由于传输的码 元信号为随机的二进制码，在连零数目较多的时候，时钟成份的能量非

7、常少，这对于位时钟信号的提取非常不利，连零数目多时带通滤波器的输出是一个非等幅的正弦信号，波形见图 5d（载波位时钟提取模块T16测出）。为了让电路在时钟能量较少的情况下还能准确的提取时 钟分量，有必要将滤波输出的时钟分量进行限幅放大并整形，波形见图5e （载波位时钟提取模块T17测出）。最后，为了让系统能得到一个稳定度较高的位时钟，还需要用锁相环电六、基本实验参考实验步骤1、调整直流稳压源，使输出电压为土 12V。将数字调制模块和载波提取模块的电源线正确 连接到直流稳压源。2、数字调制器模块开关拨到正确位置，即数字调制模块将开关S1置内码，S2置本地时钟,S3置2MHz正弦，S6置1MHz正

8、弦，再将S4置相对码位置，即构成2DPSK的调制方式， 同时数字调制器模块码元设为“11011000”，同时把载波位时钟提取模块上的内外载波选择开 关 K1 拨至“内载波”。3、示波器的探头接载波提取模块上的2DPSK输入测试断T1，记录画出T1输出波形。4、示波器CH1接调制模块的相对码T7, CH2接载波位时钟提取模块的相干解调器码元输 出T13，以CH1的波形为基准，比较并记录画出CH2的波形。5、示波器CH1接调制模块的相对码T7，CH2分别接T16滤波输出、T17限幅输出、T19 时钟提纯电路的时钟输出，以CH1的波形为基准，比较并分别记录画出时钟提取电路CH2 的各点波形。6、观察全波整流输出、时钟滤波放大器的滤波输出、整形移相器的整形输出（。不要求画出 波形）7、根据实验记录各点波形并验证实验中记录的各点波形是否符合理论要求？