調(diào)制跟蹤環(huán)在通信中的應(yīng)用

1、鎖相技術(shù)課程結(jié)業(yè)論文題 目 調(diào)制跟蹤環(huán)在通信中的應(yīng)用 院系名稱： 信息科學與工程學院 專業(yè)班級： 電子信息工程 學生姓名： 星空 學 號： 授課教師： 摘 要鎖相環(huán)技術(shù)是一種通信領(lǐng)域十分重要的技術(shù)。鎖相環(huán)（PLL）是一個相位反饋系統(tǒng)，包含鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）以及壓控振蕩器（VCO）三個基本部件。當鎖相環(huán)輸入信號為調(diào)角信號時，環(huán)路的輸入量i（t）是由正弦信號等穩(wěn)態(tài)基帶信號產(chǎn)生時，通過環(huán)路的頻率特性來分析環(huán)路對i（t）的響應(yīng)，可以得到調(diào)制跟蹤特性。當滿足一定條件時，環(huán)路既跟蹤了輸入信號的載波i，又跟蹤了輸入信號的調(diào)制相位i（t），構(gòu)成了調(diào)制跟蹤環(huán)，稱此環(huán)路工作在調(diào)制跟蹤狀態(tài)。環(huán)路工作

2、在調(diào)制跟蹤狀態(tài)時，VCO的輸出信號u0(t)的相位可以跟蹤環(huán)路輸入信號ui(t)的相位.當ui(t)為調(diào)制信號時，u0(t)也為調(diào)頻信號且其瞬時頻率基本相同，因此VCO的控制電壓即為我們所需要的解調(diào)輸出信號。根據(jù)這個原理，我們可以提取輸入已調(diào)信號的載波，也可提取淹沒在噪聲中的載波信號。關(guān)鍵詞：鎖相環(huán)；VCO；解調(diào)電路；調(diào)制跟蹤環(huán)；鎖相鑒頻目錄1 緒論41.1 課題目的和意義41.2 課題研究內(nèi)容42 基于鎖相環(huán)的調(diào)制跟蹤原理52.1鎖相環(huán)5鎖相環(huán)的基本組成52.1.2 鎖相環(huán)的工作原理52.1.3 鎖相環(huán)的解調(diào)電路62.2 鎖相環(huán)的調(diào)制跟蹤原理63 鎖相鑒頻在調(diào)制跟蹤環(huán)中的工作原理7結(jié) 論8參

3、 考 文 獻81 緒論1.1 課題目的和意義數(shù)字通信顯著的優(yōu)點：抗干擾能力強、傳輸質(zhì)量與通信線路長短無關(guān)、有高的技術(shù)指標(即可提高傳輸?shù)目煽啃?、經(jīng)濟性(數(shù)字設(shè)備體積小、功耗低、價格低廉)、便于加密處理。因此數(shù)字通信是現(xiàn)代通信發(fā)展的趨勢。而在數(shù)字通信的技術(shù)中，數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)占有非常重要的地位，起著關(guān)鍵性的作用。數(shù)據(jù)信號的傳輸主要是利用現(xiàn)有通信網(wǎng)來進行的。實際通信中絕大多數(shù)的信道都不能直接傳送基帶信號，必須用基帶信號對載波波形的某些參量進行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化，即所謂調(diào)制。在大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)中，都選擇正弦信號作為載波。這是因為正弦信號形式簡單，便于產(chǎn)生及接收。1.2

4、 課題研究內(nèi)容鎖相環(huán)（PLL）是一種閉環(huán)的自動跟蹤負反饋系統(tǒng)。當鎖相環(huán)輸入信號為調(diào)角信號時，環(huán)路的輸入量i（t）往往是由正弦信號、語音信號等穩(wěn)態(tài)基帶信號產(chǎn)生的。此時，通過環(huán)路的頻率特性來分析環(huán)路對i（t）的響應(yīng)是比較方便的，由此可以得到調(diào)制跟蹤的跟蹤特性。鎖相環(huán)路具有載波跟蹤特性，作為一個窄帶跟蹤濾波器，可提取淹沒在噪聲中的信號；用高穩(wěn)定的參考振蕩器鎖定，可提供頻率高穩(wěn)定的頻率源：可進行高精度的香味與頻率測量等等;鎖相環(huán)路具有調(diào)制跟蹤特性，可制成高性能的調(diào)制器和解調(diào)器。它具有低門限特性，可大大改善模擬信號和數(shù)字信號的解調(diào)質(zhì)量。調(diào)制跟蹤時，環(huán)路既跟蹤了輸入信號的載波i，又跟蹤了輸入信號的調(diào)制相位

5、i（t），構(gòu)成了調(diào)制跟蹤環(huán)，稱此環(huán)路工作在調(diào)制跟蹤狀態(tài)。環(huán)路工作在調(diào)制跟蹤狀態(tài)時，VCO的輸出信號u0(t)的相位可以跟蹤環(huán)路輸入信號ui(t)的相位.當ui(t)為調(diào)制信號時，u0(t)也為調(diào)頻信號且其瞬時頻率基本相同，因此VCO的控制電壓即為我們所需要的解調(diào)輸出信號。2 基于鎖相環(huán)的調(diào)制跟蹤原理2.1鎖相環(huán)2.1.1鎖相環(huán)的基本組成圖 1 鎖相環(huán)基本組成 環(huán)路鎖定時，鑒相器的兩個輸入信號頻率相等，沒有頻率誤差。頻率跟蹤特性：環(huán)路鎖定時，VCO 輸出頻率能在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號頻率的變化。窄帶濾波特性：可以實現(xiàn)高頻窄帶帶通濾波。2.1.2 鎖相環(huán)的工作原理鑒相器（PD）：用以比較、相位，

6、輸出反映相位誤差 的電壓。環(huán)路濾波器（LF）：用以濾除誤差信號中的高頻分量和噪聲，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。壓控振蕩器（VCO）：在控制下輸出相應(yīng)頻率。圖2 與的頻率和相位之間的關(guān)系兩個正弦信號的頻率和相位之間的關(guān)系如圖2所示，若能保證兩個信號之間的相位差恒定，則這兩個信號的頻率必相等。若，則稱電路處于失鎖狀態(tài)，和之間產(chǎn)生相位變化，鑒相器輸出誤差電壓，它與瞬時誤差相位成正比，經(jīng)過環(huán)路濾波，濾除了高頻分量和噪聲而取出緩慢變化的電壓，控制VCO 的角頻率，去接近。最終使，相位誤差為常數(shù)，環(huán)路鎖定，這時的相位誤差稱為剩余相位誤差或穩(wěn)態(tài)相位誤差。2.1.3 鎖相環(huán)的解調(diào)電路圖3 鎖相解調(diào)電路原理框圖輸入為調(diào)頻信

7、號，當環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器的振蕩頻率就精確地跟蹤輸入調(diào)頻信號的瞬時頻率而變化，產(chǎn)生具有相同調(diào)制規(guī)律的調(diào)頻信號。只要壓控振蕩器的頻率控制特性是線性的，壓控振蕩器的控制電壓uc(t) 就是輸入調(diào)頻信號的原調(diào)制信號。要求：捕捉帶 輸入調(diào)頻信號的最大頻偏環(huán)路帶寬大于輸入調(diào)頻信號中調(diào)制信號的頻譜寬度2.2 鎖相環(huán)的調(diào)制跟蹤原理一個線性系統(tǒng)的頻率特性G（j）是用來表示其輸入信號x(t)的傅氏變換x(j)與輸出信號y(t)的傅氏變換y(j)之間關(guān)系的，即： Y（j）=X(j)G(j)若x(t)=Xsint,則y(t)=XG(j)sint+G(j)。 在鎖相環(huán)中，雖然實際的輸入信號是電壓ui(t)，輸出信號

8、是電壓u0(t)，但在系統(tǒng)的數(shù)學模型中，輸入信號是i（t），輸出信號是0（t）。把環(huán)路的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)及誤差傳遞函數(shù)中的s換成j，可得其開環(huán)頻率特性H0（j）、閉環(huán)頻率特性H（j）及誤差頻率特性He（j）。H（j）、He（j）分別表示i（t）與0（t）及i（j）與e（j）之間的關(guān)系，即 H（j）=0（j）/i（j） （2.2.1） He（j）=e（j）/i（j） （2.2.2） 當基帶信號的最低頻率L>c時，在i（t）的頻率范圍內(nèi)（即在基帶信號的頻率范圍內(nèi)）有 H（j）100 （2.2.3） He（j）0 （2.2.4）成立，此時環(huán)路可完全跟蹤i（t），即 0（t）i（t）（

9、2.2.5） e（t）0（2.2.6） u0（t）U0cosit+i(t) （2.2.7）環(huán)路既跟蹤了輸入信號的載波i，又跟蹤了輸入信號的調(diào)制相位i(t)，稱此環(huán)路工作在調(diào)制跟蹤狀態(tài)或稱這種環(huán)路為調(diào)制跟蹤。3 鎖相鑒頻在調(diào)制跟蹤環(huán)中的工作原理解調(diào)信號的輸出環(huán)路濾波器（LF）鑒相器（PD）壓控振蕩器（VCO）圖4鎖相鑒頻工作原理環(huán)路工作在調(diào)制跟蹤狀態(tài)時，VCO的輸出信號u0(t)的相位可以跟蹤環(huán)路輸入信號ui(t)的相位.當ui(t)為調(diào)制信號時，u0(t)也為調(diào)頻信號且其瞬時頻率基本相同，因此VCO的控制電壓即為我們所需要的解調(diào)輸出信號。結(jié) 論1: 鎖相鑒頻電路本電路可劃分為三個模塊：調(diào)頻信號的產(chǎn)生：環(huán)路鎖相環(huán)：解調(diào)輸出信號：2：各模塊時域波形：1）：基帶信號：2）：調(diào)頻信號3）：乘法器輸出信號4）；低通濾波器輸出信號5）；線性放大信號6）壓控振蕩器輸出信號7）：解調(diào)信號8):頻譜9）：參數(shù)設(shè)置參 考 文 獻 1 陽昌漢. 高頻