载波同步提取实验

载波同步提取实验报告2013213984钟凯琪一、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、选用实验仪器1、信号源模块一块2、③号模块一块3、⑦号模块一块4、20M双踪示波器一台三、实验报告要求分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程在科斯塔斯环环路中，误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的则是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘以后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。（17-5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时，中的v7大小与相位误差θ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。该解调环路的优点是：①该解调环在载波恢复的同时，即可解调出数字信息。②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。根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象分析：（1）看到TH5的波形的相位反相是与PN的高低电平变化是一致的，说明经过PSK调制后，内触发源PN的信息确实加载在调制后信号的相位突变中了。（2）对比原使载波与经过科斯塔斯环恢复出的信号是同频同相的。上述正弦波的频率计算出来的结果为125K，接近128k,在误差允许法范围内，我们认为载波输出是正确的。对实验思考题加以分析，按照要求作出回答，并尝试画出本实验的电路原理图。1、简述科斯塔斯环法提取同步载波的工作过程。其工作过程如上所述。2、提取同步载波的方法除了科斯塔斯环法外，还有什么方法？试设计该电路并分析其工作过程。答：除了上述方法外，还有平方变换法。设调制信号为m(t)，m(t)中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到由上式看出，虽然前面假设了m(t)中无直流分量，但2m(t)中却有直流分量，而e(t)表示式的第二项中包含有2ωc频率的分量。若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图17-1所示。若调制信号m(t)＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时因而，用图17-1所示的方框图同样可以提取出载波。写出完成本次试验的心得体会以及对本次试验的改进建议科斯塔斯环解调电路的优点是：①该解调环在载波恢复的同时，即可解调出数字信息。②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。但同时它也有很多缺点：（1）为了得到理论上的性能，要求两路低通滤波器的性能完全相同（2）且在θ=0或θ=π时，均可得到v7=0的波形，故其提取的载波具有相位模糊性，若要使相位同频同相，实验箱中有一个复位按钮可消除相位误差。但是我的箱子上这个按钮坏了，所以一直都是反相的，只能换一台实验箱，这也是我建议实验修改的地方，是否还会有更好的方法消除相位模糊性的缺点，实际应用中好像是采用相位比较法克服的。