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第十章同步

通信原理实验报告

授课教师：徐平平教授

完成日期：2009-12-26

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第十章同步

一：理论基础：

1.1、相位锁定：接收机的载波副本与接收到的载波相位是一致的，也就是说如

果接收到的载波没有调制信号，它将与接收机产生的载波副本同时过零点。

1.2、接收机同步：大多数数字通信系统都采用相干解调，需要三个层次的同步：

相位同步，码元同步，帧同步，采用非相干解调的系统需要一般需要码元同步和

帧同步。

1.2.1所有同步电路的核心几乎都是锁相环(PLL)，锁相环及其改进电路是跟踪

接收信号相位变化的基本控制环路。锁相环的基本结构图如下：

其中鉴相器是一个测量输入信号与本地副本间的相位差的设备，环路滤波器控制

着PLL对误差信号变化的响应，压控振荡器用来产生本地副本。

1.3载波抑制系统：载波频率上没有能量传输，所有的能量全部用来传输调制信

号。载波抑制环路用来跟踪在载波频率上没有平均能量的接收信号的相位，下图

为平方环路基本示意图。

科斯塔环是载波抑制环路的一种重要形式，它不用难以实现的平方电路，而用一

个乘法器和相对简单的低通虑波器代替，但为了达到最佳性能，需要两个低通滤

波器完全匹配。下图是科斯塔环的示意图。

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1.4码元同步：与相位同步一样，都需要在接收端产生发送信号的一个副本，与

相位同步产生载波的副本不同，码元同步是产生具有码元传送速率的方波。

1.4.1开环同步：直接由已调制信号产生码元变化指示，通过对接收到的基带序

列滤波和非线性处理，按码元速率产生一个频率分量，然后用一个带通滤波器提

取频率分量，再通过一个高增益的饱和放大器使用数据时钟转换成方波形式。下

1.4.2闭环同步：采用闭合循环控制环路获取和跟踪码元变化，下面是一种应用

最广泛的闭环同步。

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1.5帧同步：级别最高，保证接收数据可用,一般是通过引入接收机已知的数据码元中的一些

可识别模式来实现。接收机搜索到达数据，直至检测到这一模式。

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二、已有实验

2.1PLL锁相环

2.1.1、锁相环的基本结构是由输入、鉴相器、环路滤波器和VCO压控振荡器组成的环路。

其中鉴相器是一个测量输入信号与本地副本间的相位差的设备，环路滤波器控制着

PLL对误差信号变化的响应，压控振荡器用来产生本地副本。锁相环原理图如下。

图1

在这个例子中，误差信号直观的反应在滤波器的输出。

（a）运行,输入及VCO的频率都设为20Hz

由图2可见，当被控的压控振荡器的频率与输入信号频率相同时，环路稳定，达到锁

定状态，即稳态频差为0，滤波器的输出电压也最终约为0。

图2

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(b)把输入信号的频率改为20.2Hz，或把幅度改为2，再运行，如图3

图3

由于初始信号频率的改变造成了输入的频率差，所以输出电压信号的起始阶段幅度增

大，但最后仍会为稳定，即环路处于锁定状态,且稳定所需时间基本没有变化。初始信号幅

度的