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平方环法载波同步技术仿真设计综述

目录

TOC\o1-2\h\u4540平方环法载波同步技术仿真设计综述 1

25406第1.1节平方环法仿真设计 1

22232第1.2节二进制相移键控(BPSK)系统 3

601⑴BPSK信号基本概念 3

28886第1.3节平方环法在BPSK系统中的应用及性能分析 5

本章将根据2.2节平方环法载波同步的原理，建立系统仿真模型，以基带信号和载波信号参数设置为参考，依次设置各个滤波器及数控振荡器（VCO）的参数，最后分析各个模块的作用和其参数设置。

第1.1节平方环法仿真设计

根据第二章2.2节基于平方环的载波同步中的基本原理，在Matlab/Simulink中找到伯努利二进制信号发生器、相乘器、滤波器、示波器等基本模型，搭建仿真模型。伯努利二进制信号发生器（BernoulliBinaryGenerator）产生一连串的二进制数作为调制信号，和载波信号（SineWave）相乘产生已调信号，接着通过乘法器（Product1）和带通滤波器（AnalogFilterDesign），最后经过数控振荡器（VCO）、分频器（Counter）以及带通滤波器（AnalogFilterDesign2）完成载波同步，具体模型如图3-1所示。

图3-1基于平方环法载波同步的仿真模型

首先从库中找到对应模块并进行连接，然后对各模块参数进行设置，最后进行仿真分析，具体内容如下：

1.调制模块：伯努利二进制信号产生器（BernoulliBinaryGenerator）产生采样时间（Sampletime）为0.002s的一串二进制数，经Switch模块后产生双极性基带信号；正弦波信号发生器（SineWave）产生角频率为2*pi*1000rad/s的数字正弦波，为了图像更精确采样时间（Sampletime）越大越好，在此我设置为1/5000000s，通过乘法器（Product）后产生BPSK调制信号。

2.噪声信道：随机信号发生器（RandomNumber）作为加性高斯白噪声在信道中传输，信道中的噪声设置方差为0.1。

1.平方模块：已调信号经乘法器（Productl），输出自身平方信号，接着通过中心频率为2*pi*2000rad/s（上下限可设为2*pi*1900rad/s~2*pi*2100rad/s）的带通滤波器（AnalogFilterDesign）滤出载波的二次谐波。

4.锁相环模块：用乘法器（Product2）当作锁相环的鉴相器，检测输入信号的相位和输出信号的相位差值；低通滤波器（AnalogFilterDesign1）的截止频率设为2*pi*3000rad/s；VCO中心频率为2000Hz，压控灵敏度设置的值为200Hz/V。

5.载波同步：VCO的输出先通过计数器（Counter）进行二分频，然后继续通过带通滤波器（AnalogFilterDesign2）即可得到恢复的载波。

示波器结果图如下：

图3-2原始载波信号、恢复载波信号（scope）

图3-2中，第一条波形是初始载波，第二条波形是同步载波信号，通过图可以看出同步出来的载波频率已经和初始载波信号一样，但幅度还是稍微有点欠缺。

第1.2节二进制相移键控(BPSK)系统

=1\*GB2⑴BPSK信号基本概念

二进制相移键控（Binary?Phase?Shift?Keying），简称BPSK，能将一连串低频的二进制数字基带信号变成适合在信道中传输的高频模拟信号，利用偏离相位的复数波浪组合来表示信息的键控移相方式。BPSK调制方式常利用相位相差一个π的正弦波，表示0和1。当调制后的载波相位为0时，码元为“1”，当调制后的载波相位为π时，码元为“0”，码元“0”和“1”调制后它们之间的载波相位相差180°REF_Ref19719\r\h[9]。

=2\*GB2⑵BPSK信号的调制与解调

BPSK信号的调制很简单，大致过程如下图1.3所示，设有双极性二进制数字信号m（t）与载波经过乘法器后直接相乘便得到BPSK信号。

图1.3BPSK信号的调制

BPSK常用相干法进行解调，所谓相干法解调就是将已调信号与载波极性（或相位）相比较。BPSK解调以后的数学模型见式（3-1）。

（3-1）

由式（3-1）可见，为了实现解调目的得到原来的信号s(t),可令已调信号与本地载波相乘，再通过低通滤波器把高频信号cos2t滤除，就可以得到我们想要的信号s(t)，解调的方框图如图1.4所示。

图1.4BPSK解调原理框图

=3\*GB2⑶二进制相移键控（BPSK）系统的仿真模型

根据以上BPSK系统的基本原理，在Matlab/