chapter_锁相环路的应用___电子科技大学(经典).ppt

对应的等效相位模型 其中，等效鉴相器的鉴相特性 它仍然是一个正弦鉴相器，只是其鉴相周期变为π。 当环路中的瞬时相差较小时，鉴相特性线性化为: 则环路动态方程 相应的线性化噪声相位模型如下图所示 二 同相—正交环(Costas环) 同相—正交环利用同相鉴相支路的输出与正交鉴相支路的输出相乘来实现非线性运算。 在有噪情况下，输入BPSK信号为： 同相和正交支路的反馈信号为： 鉴相后滤波，同相和正交支路的输出信号： 同相和正交支路的输出信号相乘后： 其中： 为等效鉴相增益 为等效噪声电压 相乘器在同相—正交环中起着决定性作用，它完成了平方环中平方器类似的非线性变换，获得了与m2(t) 成比例的误差电压，由此完成相干载波的提取。 由以上分析可知：同相—正交环中的正交鉴相支路和同相鉴相支路、以及它们之后的相乘器共同构成特殊鉴相器，其鉴相特性与平方环相同，仅仅是K d的数值不同。 只要适当选择Km和VCO的输出电压幅度Uo，可使得平方环和同相—正交环的等效鉴相灵敏度Kd在数值上相等；平方环中由输入带通滤波器完成对噪声的滤除，在同相—正交环中由支路鉴相器后的LPF完成，只要LPF的滤波特性与输入带通滤波器的等效低通特性一样，两种环路完全等效。 三 反调制环(判决反馈环) 反调制环主要用在卫星通信系统中。 在使用时分多址(PCM-PSK-TDMA)和频分多址 (PCM-PSK-FDMA)等工作方式的卫星数字通信系统中，各个地面站在解调PSK信号时都需要一个本地相干载波。由于两种工作方式下相干载波信息的传送都是间歇性的，若用PLL来提取相干载波，要求环路的捕获时间极短，一般为微秒级，因此，一般的抑制载波跟踪环(平方环和同相—正交环)达不到此性能要求，必须使用能快速捕获的反调制环。 反调制环路利用了判决-反馈原理，其基本思想是：首先利用未受控的本地参考载波对接收信号进行相干解调，利用解调出来的调制信号去抵消接收信号中的调制，这样可以减小信号的调制度，恢复部分载波，用PLL提取此载波，在输出的同时也提供给前面的相干解调使用。 一种与同相—正交环的结构相似的反调制环： 在不考虑噪声的情况下，正交支路的输出 同相支路的输出通过限幅器后的输出 所以，此时的等效鉴相特性 反调制环中，让同相支路的输出信号通过硬限幅器，实际上是对数据信号的一种解调判决，只不过不是最佳解调方式。 在同相解调支路上使用最佳相干解调的反调制环： 此时，正交支路的输出 同相支路采用最佳相干解调，由于积分取样延迟了一个码元周期Tb，故判决结果 由此，鉴相输出 等效鉴相特性 如果假设接收的误比特率为Pe，则平均鉴相特性 式中，用Pe(θe)是为了强调比特率为Pe是θe的函数，对BPSK系统而言 反调制环的等效鉴相特性与信噪比的关系如下 可见此环路的鉴相周期为π，环路的锁定状态可能处于θe=0、 π 附近，因此存在相位的二重不确定性。 这种反调制环的缺点是需要使用延迟线，而比特率越低，延迟值为Tb的延迟线越难实现，故采用积分取样判决反馈的反调制环一般适用于高速数据传输的情况下，若采用硬限幅判决反馈的反调制环则没有此缺点。 另一个问题是：反调制环要求在载波同步之前先建立位同步，这是否可能？ 在载波未锁定时，同相支路鉴相输出 此时θe决定于输入载波与VCO输出的起始频差，一般此频差较小，低于比特速率，则ys(t)是一调幅波，它与 m(t)有相同的零交点，只是其幅度在随cos θe变化。因此，此时的位同步能够实现，只是定时精度比较差。如果频差高于比特率，则可在载波同步环的捕捉过程引入牵引电压，使起始频差减小到很低的数值。 这种反调制环在适中信噪比的情况下的性能优于平方环与Costas环，因为它基本上只有一个支路引入噪声，而Costas环在两个支路均引入噪声 一种用于QPSK信号载波提取的反调制环(修正Costas环)的结构如下： 输入的QPSK信号可表示为 同相和正交支路的反馈信号为： 由此可以推出此电路的等效鉴相特性 可见此环路的鉴相周期为π /2，环路的锁定状态可能处于θe=0、 π /2 、π、 3π /2附近，因此存在相位的四重不确定性。