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1、 课程课程: 通信原理通信原理 载波同步提取载波同步提取 实验报告实验报告系系 电子信息与计算机科学系电子信息与计算机科学系专业专业 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 班级班级 姓名姓名 学号学号 指导教师指导教师 实验地点实验地点 学年学期学年学期 2012-2013 第二学期第二学期 一、实验目的一、实验目的1、掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。二、实验内容二、实验内容1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。三、实验模块三、实验模块1、通信原理 0 号模块 一块2、通信原理 3
2、 号模块 一块3、通信原理 7 号模块 一块4、示波器 一台四、实验原理四、实验原理1、基本原理、基本原理同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。下面就重点介绍直接法的两种方法。1）平方变换法和平方环法2）科斯塔斯环法（17
3、-6）中的 v7 大小与相位误差 成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用 v7 去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳定相位误差减小到很小的数值。这样压控振荡器的输出就是所需提取的载波。载波同步系统的主要性能指标是高效率和高精度。所谓高效率就是为了获得载波信号而尽量少消耗发送功率。用直接法提取载波时，发端不专门发送导频，因而效率高；而用插入导频法时，由于插入导频要消耗一部分功率，因而系统的效率降低。所谓高精度，就是提取出的载波应是相位尽量准确的相干载波，也就是相位误差应该尽量小。相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。稳态相差主要是指载波信号通过同步信号提取电路一后，在稳态下所引起的相差；随机
4、相差是由于随机噪声的影响而引起同步信号的相位误差。相位误差对双边带信号解调性能的影响只是引起信噪比下降，对残留边带信号和单边带信号来说，相位误差不仅引起信噪比下降，而且还引起信号畸变。载波同步系统的性能除了高效率、高精度外，还要求同步建立时间快、保持时间长等。2、电路组成、电路组成本实验是采用科斯塔斯环法提取同步载波的。由“PSK”输入的 PSK 调制信号分两路输出至两模拟乘法器（MC1496）的输入端，乘法器 1（U2）与乘法器 2（U5）的载波信号输入端的输入信号分别为 0 相载波信号与 /2 相载波信号。这样经过两乘法器输出的解调信号再通过有源低通滤波器滤掉其高频分量，由乘法器 U4（M
5、C1496）构成的相乘器电路，去掉数字基带信号中的数字信息。得到反映恢复载波与输入载波相位之差的误差电压 Ud, Ud 经过压控晶振 CRY1（16.384M）后，再进入 CPLD（EPM240T）进行 128 分频，输出 0 相载波信号。该解调环路的优点是：该解调环在载波恢复的同时，即可解调出数字信息。该解调环电路结构简单，整个载波恢复环路可用模拟和数字集成电路实现。但该解调环路的缺点是：存在相位模糊。当解调出的数字信息与发端的数字信息相位反相时，即相干信号相位和载波相位反相，则按一下按键开关 S1，迫使 CPLD 复位，使相干信号的相位与载波信号相位同频同相，以消除相位误差。然而，在实际应
6、用中，一般不用绝对移相，而用相对移相，采用相位比较法克服相位模糊。六、实验框图六、实验框图七、实验步骤七、实验步骤1、按照下表进行实验连线： 源端口目的端口连线说明 信号源：PN（32K）模块3：PSK- NRZS4拨为“1010”，PN 是32K 伪随 机码 信号源：128K 同步正弦 波模块3：PSK 载 波提供 PSK 调制载波，幅度为4V模块3：PSK-OUT模块7：PSKIN提供载波同步提取输入 2、参考如下方式连接示波器和测试点： 示波器通道示波器通道目标测试点目标测试点说明说明 通道模块0：128K 同步正弦波输入载波信号 通道模块7：载波输出输出载波信号 启动仿真开关，开启各模块的电源开关。 3、将信号源模块上 S5拨为“1010”，将模块3上开关 K3拨到“PSK”端。 4、以信号源输出点“128K 同步正弦波”为触发源，用示波器观察信号源输出点“128K 同 步正弦波”与模块7的信号输出点“载波输出”的波形。 5、如果示波器两路信号反向，按复位开关 S1使其同相。此时“载波输出”点输出的信号 就是从输入的 PSK 调制信号中提取出来的0相载波。 6、用示波器观察模块7的信号输出点“载波输出”的频率，可以观察到此时波形的频率 为128KHz。
