第13章同步原理 。13.2.2无辅助导频时的载波提取 ▣平方环：以2PSK信号为例进行讨论。设信号 s(t)=m(t)cos(o.t+θ) 式中，m()=±1 当m(t)取+1和-1的概率相等时，此信号的频谱中无角频率o.的离 散分量。将上式平方，得到 s2(0)=m2()c0s2(@.1+0)=21+cos2(0,t+01 由上式可见，其中包含2倍载频的频率分量。将此2倍频分量用窄 带滤波器滤出后再作2分频，即可得出所需载频。方框图如下： )带通滤波 平方 环路滤波 压控振荡 载频 2分频 窄带滤波 输出 图13-2平方环原理方框图 锁相环 6
6 第13章 同步原理 ◆ 13.2.2 无辅助导频时的载波提取 平方环：以2PSK信号为例进行讨论。设信号 式中，m(t) = 1 当m(t)取+1和-1的概率相等时，此信号的频谱中无角频率c的离 散分量。将上式平方，得到 由上式可见，其中包含2倍载频的频率分量。将此2倍频分量用窄 带滤波器滤出后再作2分频，即可得出所需载频。方框图如下： s(t) = m(t)cos( t +) c [1 cos 2( )] 2 1 ( ) ( ) cos ( ) 2 2 2 s t = m t c t + = + c t + 图13-2 平方环原理方框图 载频 输出 带通滤波 平 方 压控振荡 环路滤波 锁相环 s(t) 2分频 窄带滤波
第13章同步原理 此方案的缺点： 1、相位含糊性：2分频器的输出电压有相差180°的两种可 能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状 态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。 2、错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离 散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问 题的办法是降低环路滤波器的带宽。 7
7 第13章 同步原理 此方案的缺点： 1、相位含糊性：2分频器的输出电压有相差180的两种可 能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状 态。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。 2、错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离 散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问 题的办法是降低环路滤波器的带宽
第13章同步原理 ▣科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。 ,原理方框图： e 解调 低通 输出 载频 压控振荡 环路滤波 s(t) 输出 90°相移 b f 低通 图13-3科斯塔斯环法原理方框图 8
8 第13章 同步原理 科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。 ➢ 原理方框图： 图13-3 科斯塔斯环法原理方框图 90相移 压控振荡 环路滤波 s(t) 载频 输出 低 通 低 通 • 解调 输出 • a b c d e f g
第13章同步原理 ,工作原理 a点的压控振荡电压为：V。=cos(ot+p) b点的压控振荡电压为：v6=sn(ot+p) c点的电压： v.m()coi.+)c.)-m(o(g-)+co2. d点的电压： Ya=m(t)cos(ot+0)sint+)=m(t)sin(-0)+sin(2+] e点的电压：= ()cos(0) 点的电压：'y=2m)snp-) 点的电压：：=，y=8m0sm2(0-) 上式中的(0-0)是压控振荡电压和接收载波相位之差
9 第13章 同步原理 ➢ 工作原理 a点的压控振荡电压为： b点的压控振荡电压为： c点的电压： d点的电压： e点的电压： f点的电压： g点的电压： 上式中的( - )是压控振荡电压和接收载波相位之差。 v = cos( t +) a c v = sin( t +) b c ( )cos( ) cos(2 ) 2 1 vc = m(t) cos(c t + ) cos(c t +) = m t − + c t + + ( )sin( ) sin( 2 ) 2 1 vd = m(t) cos(c t + )sin(c t +) = m t − + c t + + ( ) cos( ) 2 1 ve = m t − ( )sin( ) 2 1 v f = m t − ( )sin 2( ) 8 1 2 vg = ve v f = m t −
第13章同步原理 将m()=±1代入上式，并考虑到当(o-0很小时， sin(p-)≈(p-),则上式变为 g≈4(-0 电压v。通过环路滤波器，控制压控振荡器的振荡频率。 这个电压控制压控振荡器的输出电压相位，使（φ-）尽可能 地小。当0=0时，yg=0。 压控振荡器的输出电压v。就是科斯塔斯环提取出的载波。 对于 v.=1m()cos(p-0) 10
10 第13章 同步原理 将m(t) = 1代入上式，并考虑到当( - )很小时， sin( - ) ( - )，则上式变为 电压vg 通过环路滤波器，控制压控振荡器的振荡频率。 这个电压控制压控振荡器的输出电压相位，使( - )尽可能 地小。当 ＝ 时，vg = 0 。 压控振荡器的输出电压va 就是科斯塔斯环提取出的载波。 对于 ( ) 4 1 vg − ( ) cos( ) 2 1 ve = m t −