通信系统原理：同步原理.pptVIP

同步可分为： 载波同步 位同步 帧同步 网同步 §9.1 载波同步 在采用相干解调的系统中，接收端必须提供一个与发送端载波同频同相的相干载波，在接收端获取这个同频同相的相干载波，就称为载波提取或载波同步。 相干载波的提取方法： 1) 直接提取：若接收到的已调波中含有载波分量，则可直接提取 2) 若接收到的已调波中不含有载波分量， 就需要通过a)插入导频法（外同步法）或b)自同步法（内同步法）来获取相干载波 一、插入导频法（外同步法） 对于抑制载波调制系统，如DSB , VSB , SSB , PSK，其已调信号中不含有载波分量，无法从接收信号中提取载波，可以采用插入导频的方法，在已调信号的频谱为零的位置插入一个低功率的线谱（其对应的正弦波形即为导频信号），在接收端用窄带滤波器提取。 以DSB信号为例。发端方框图如下： *插入的导频不是原载波，而是将其移相900的正交载波。而且f(t)无直流成分。 接收机框图如下： 二、非线性变换－－滤波法（自同步法） 有些信号本身不含载波信息，但对信号进行适当的非线性变换，然后通过窄带滤波，便可从中提取载波的频率和相位信息，从而恢复相干载波。以DSB信号为例。 f(t)无直流，上式中无载波分量，但如果对上式进行平方变换，得 尽管f(t)无直流，但f2(t)含有直流分量，因此上式中含有2W0成分，如果采用很窄的带通滤波器滤波，则可得2W0的信号。然后再经分频，便可得所需的载波 根据上述分析得到平方变换法提取载波的方框图如下： 若其中窄带滤波器改用锁相环PLL代替，则得到另一种方法－－平方环法。因为PLL不仅具有窄带滤波作用，而且可在一定范围自动跟踪和锁定频率的功能，从而使系统性能得到改善，框图如下。 平方环法框图如下： 三、同相正交法（科斯塔斯环）－－自同步法 同相正交环框图如下： 经过低通滤波器后得 U5和U6相乘得 若 很小，则有 用U7去调整VCO的相位， 使相位 差 趋于0，在稳定状态下 。VCO输出即为提取的载波，而稳态时，同相支路输出U5就是解调出的原信号。 四、载波同步系统的性能 对载波同步系统的主要性能要求是高效率和高精度。 高效率：指在获得载波信号时，尽量少消耗发送功率。 高精度：指提取的相干载波与需要的标准载波比较应该有尽量小的相位误差。相位误差通常由稳态相差和随机相差组成。 载波同步系统还要求具有同步建立时间快，保持时间长等特点。 1. 稳态相差 稳态相差指接收信号中的载波与同步电路提取出的参考载波，在稳态情况下的相位差。 对于不同的同步提取方法，稳态相差的计算方法也不同。 a）窄带滤波器 假设窄带滤波器为单调谐回路，其品质因数为Q。若滤波器的中心频率W0与载波频率Wc不相等时，会使提取的同步载波信号产生一个稳态相差 ： 希望 小，则Q小；但当Q小时，滤波器的带宽B（ ）增加，不能保证窄带，相矛盾。此种方法不理想。 b) PLL 当用锁相环提取载波时，其稳态相差为： 其中 为锁相环VCO的输出频率与输入载波之间的频差， 为环路直流增益。 为了减小 ，应使VCO的频率准确稳定，减小 ，增大 。只要 足够大就可以保证 足够小。 2. 随机相差 随机相差是由于随机噪声的影响而引起的同步信号的相位误差。此种误差分析较复杂，只给出一些结论。 通常用随机相差的均方根值 来衡量， 称为相位抖动。 r为信噪比。显然，信噪比r越大越好。 a) 窄带滤波器 功率谱密度为n0/2的白噪声通过窄带滤波器，其等效带宽为Bn，则噪声功率为： 若滤波器为单调谐回路，则 那么 滤波器的Q值越高，相位抖动值越小。 但是在分析稳态相差时，要求Q要小，而对于相位抖动要求Q要高，它们相矛盾。Q值要适当选择。 b)