第八章 同步原理.docx

第八章同步原理

同步可分为(1)载波同步，(2)位同步，(3)帧同步，(4)网同步几大类。本章对上述的四类同步方式分别进行了讨论，讲述了各类同步系统的基本原理和性能。

一、载波同步

定义：在采用相干解调系统中，接收端必须提供一个与发送载波同频同相的相干载波，这就是载波同步。相干载波信息通常是从接收到的信号中提取。若已调信号中存在载波分量，即可以从接收信号中直接提取载波同步信息；若已调信号中不存在载波分量，就需要采用在发端插入导频的方法，或者在接收端对信号进行适当的波形变换，以取得载波同步信息。前者称为插入导频法，又称外同步法；后者称为自同步法，又称内同步法。

1插入导频法

在抑制载波系统中无法从接收信号中直接提取载波。例如：DSB、VSB、SSB和2PSK本身都不含有载波分量，或即使含有一定的载波分量，也很难从已调信号中分离出来。为了获取载波同步信息，可以采取插入导频的方法。插入导频是在已调信号频谱中加入一个低功率的线状谱(其对应的正弦波形即称为导频信号)。在接收端可以利用窄带滤波器较容易地把它提取出来。经过适当的处理形成接收端的相干载波。显然，插入导频的频率应当与原载频有关或者就是载频。这里仅介绍抑制载波的双边带信号中插入导频法。

在DSB信号中插入导频时，导频的插入位置应该在信号频谱为零的位置，否则导频与已调信号频谱成分重叠，接收时不易提取。如图所示为插入导频的一种方法。

插入的导频并不是加入调制器的载波，而是将该载波移相π/2的“正交载波”。其发端方框图如图所示。

F(w)

0W0W

f

f(t)

相乘调制

调制信号

-π/2相移

a(t)

输出

相加

带通

Acosoot

设调制信号为f(t)。f(t)无直流分量，载波为Acosw?t,则发端输出的信号为

φo(t)=Af(t)coswot+asinwot

接收端的方框图如图所示。

W

W

φ(t)

低通

W0

窄带滤波π/2

带通

f(t)

如果不考虑信道失真及噪声干扰，并设接收端收到的信号与发端的信号完全相同，则此信号通过中心频率为w。的窄带滤波器可取得导频asinwot,再将其移相π/2,就可以得到与调制载波同频同相的相干载波coswot。

接收端的解调过程为

m(t)=φ(t).cosO?t=[Af(t)cos@。t+asino?t].cos@ot

上式表示的信号通过截止角频率为om的低通滤波器就可得到基带信号如果在发端导频不是正交插入，而是同相插入，则接收端解调信号为

[Af(t)cos@ot+acos@ot].cosOot

从上式看出，虽然同样可以解调出项，但却增加了一个直流项。这个直流项通过低通滤波器后将对数字信号产生不良影响。这就是发端导频应采用正交插入的

原因。

2非线性变换—滤波法

有些信号(如DSB信号)虽然本身不包含载波分量，只要对接收波形进行适当的非线性变换，然后通过窄带滤波器，就可以从中提取载波的频率和相位信息，即可使接收端恢复相干载波。它是自同步法的一种。

下图为DSB信号采用平方变换法恢复载波的框图，(a)平方变换法，(b)平方环

法。

2w。

Qose(t)o—(。)BPF÷2载波输出

(a)

载波

Dose(t)c(。)2LPFVC0÷2

输出

PLL

(b)

3同相正交法(科斯塔斯环)

利用锁相环提取载波的另一种常用的方法是采用同相正交环，也称科斯塔斯环(Castas),其方框图如图所示。它包括两个相干解调器，它们的输入信号相同，分别使用二个在相位上正交的本地载波信号，上支路叫做同相相干解调器，下支路叫做正交相干解调器。两个相干解调器的输出同时送入乘法器，并通过低通滤波器形成闭环系统，去控制压控振荡器(VCO),使本地载波自动跟踪发射载波的相位。在同步时，同相支路的输出即为所需的解调信号，这时正交支路的输出为0。因此，这种方法叫做同相正交法。

f(t)cos(oot+0o)

f(t)cos(oot+0o)

LPF

U?

载波输出

π/2

U?

U?