滤波法及数字锁相环法位同步提取实验模拟锁相环实验载波同步帧同步实验

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同步载波实验报告

一、实验目的1. 理解同步载波在通信系统中的作用和重要性。

2. 掌握同步载波同步原理和实现方法。

3. 通过实验验证同步载波同步方法的有效性和可行性。

二、实验原理1. 同步载波的定义：同步载波是指接收端与发射端的载波相位保持一致，从而实现信号的正确接收和解调。

2. 同步载波同步原理：同步载波同步是通过调整接收端载波与发射端载波的相位差，使两者保持一致，从而实现信号的正确接收。

3. 同步载波同步方法：主要有插入导频法、相位锁定环法、频率锁定环法等。

三、实验设备与仪器1. 发射端：正弦波发生器、调制器、放大器、天线；2. 接收端：低通滤波器、解调器、示波器、频谱分析仪；3. 实验平台：通信实验箱、计算机。

四、实验步骤1. 设置发射端参数：正弦波发生器输出载波信号，频率为10MHz，幅度为1V。

2. 设置接收端参数：低通滤波器截止频率为10MHz，解调器为相干解调器。

3. 插入导频法同步载波实验：（1）将正弦波发生器输出信号作为导频信号，通过放大器放大后，与发射端载波信号叠加，形成导频信号。

（2）将导频信号传输到接收端，经过低通滤波器、解调器后，得到同步载波信号。

（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。

4. 相位锁定环法同步载波实验：（1）将发射端载波信号作为相位参考信号，通过解调器解调后，得到相位信号。

（2）将相位信号与接收端载波信号进行比较，通过相位锁定环调整接收端载波相位，使其与发射端载波相位保持一致。

（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。

5. 频率锁定环法同步载波实验：（1）将发射端载波信号作为频率参考信号，通过解调器解调后，得到频率信号。

（2）将频率信号与接收端载波信号进行比较，通过频率锁定环调整接收端载波频率，使其与发射端载波频率保持一致。

（3）使用示波器观察接收端同步载波信号的波形，并与发射端载波信号进行比较，验证同步效果。

实验四利用锁相环实现载波同步

实验四利用锁相环实现载波同步一、实验目的：利用matlab 验证锁相环实现载波同步的原理和方法。

二、实验要求：设输入已调信号为FM 信号，该调频信号由100HZ 的信息正选拔调制1khz的载频而成。

试用锁相环从已调信号中提取载波信号，实现载波同步。

三、实验原理：FM 调制原理：FM 是由基带信号来调制载波信号的角频率，使其随基带信号线性变化；锁相环提取载波原理：入信号 VCO 输出)(t U o四、实验源码clear all;close all;f=1000;fs=100000;N=5000;Ts=1/fs;t=(0:Ts:(N*Ts)-Ts);f1=100;msg=sin(2*pi*f1*t);kf=.0628;Signal=exp(j*(2*pi*f*t+2*pi*kf*cumsum(msg)));Signal1=exp(j*(2*pi*f*t));phi_hat(1)=30;e(1)=0;phd_output(1)=0;vco(1)=0;kp=0.15;ki=0.1;for n=2:length(Signal)vco(n)=conj(exp(j*(2*pi*n*f/fs+phi_hat(n-1))));phd_output(n)=imag(Signal(n)*vco(n));e(n)=e(n-1)+(kp+ki)*phd_output(n)-ki*phd_output(n-1);phi_hat(n)=phi_hat(n-1)+e(n);end;startplot=1;鉴相器 PD 环路滤波器 LF 压控振荡器VCOendplot=1000;figure(1);subplot(3,2,1);plot(t(startplot:endplot),msg(startplot:endplot));title('消息信号（频率100Hz）');ylabel('幅度');grid;figure(1);subplot(3,2,2);plot(t(startplot:endplot),real(Signal(startplot:endplot)));title('FM已调信号（用100Hz的消息信号调制1KHz的载波）'); ylabel('幅度');grid;figure(1);subplot(3,2,3);plot(t(startplot:endplot),e(startplot:endplot));title('环路滤波器的输出');ylabel('幅度');grid;subplot(3,2,4);plot(t(startplot:endplot),real(vco(startplot:endplot)));title('压控振荡器');ylabel('幅度');grid;subplot(3,2,5);plot(t(startplot:endplot),phd_output(startplot:endplot));title('鉴相器的输出');xlabel('时间（seconds）');ylabel('幅度');grid;subplot(3,2,6);plot(t(startplot:endplot),real(Signal(startplot:endplot)));title('载波（频率）');xlabel('时间（seconds）');ylabel('幅度');grid;。

模拟锁相环实验报告

模拟锁相环实验报告锁相环（PLL）是一种常见的控制系统，它可以将输入信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现精确的信号同步和频率锁定。

本次实验旨在通过模拟锁相环的实验，了解PLL的基本原理和实现方式，并探究其在频率合成和时钟恢复等应用中的优势和局限性。

一、实验原理1.1 PLL的基本原理PLL由相频比较器、环形控制器、振荡器和分频器等组成。

其基本原理如下：（1）将参考信号和输出信号输入相频比较器，得到误差信号；（2）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（3）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（4）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制。

通过不断比较和修正，PLL可以使输出信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现锁定。

1.2 实验器材本次实验采用的器材如下：信号发生器、示波器、多路开关、振荡器、计数器等。

1.3 实验步骤（1）将信号发生器产生的正弦波信号作为参考信号，通过示波器观测其频率和相位；（2）将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，通过多路开关控制输入信号的频率和幅值；（3）将输入信号和参考信号输入相频比较器，得到误差信号；（4）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（5）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（6）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制；（7）通过计数器观测输出信号的频率和相位，调整环形控制器的参数，使输出信号与参考信号匹配。

二、实验结果在实验过程中，我们先设置参考信号的频率为1KHz，通过示波器观测其频率和相位，然后将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，进行频率和幅值的调节，使其与参考信号匹配。

在调节的过程中，我们观测到输出信号的频率和相位逐渐趋近于参考信号的频率和相位，最终实现了同步锁定。

然后，我们进一步测试了PLL在频率合成和时钟恢复等应用中的性能。

我们将输入信号的频率和幅值进行变化，观测输出信号的变化情况。

载波同步实验报告

一、实习目的通过对专业基础课与专业理论课的学习后，以及同学们都具备了一些有关模拟电路及数字电路分析、设计、调试能力。

本次实习主要是针对整个通信系统而言的。

1.掌握通信系统的整体概念及组成模块。

2.理解每个模块的原理及实现的功能。

3.根据自己所完成的模块载波同步模块：1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。

2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。

3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因。

二、实习要求在本实习我主要负责完成载波同步单元，该单元采用平方环从2DPSK信号中提取相干载波。

1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。

2. 观察环路的捕捉带和同步带。

3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。

三、实习内容（1）实习题目: 数字通信系统---载波同步（2）原理介绍:通信是通过某种媒体进行的信息传递。

在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警等方式进行信息传递。

到了今天，随着科学水平的飞速发展，相继出现了无线电，固定电话，移动电话，互联网甚至可视电话等各种通信方式。

通信技术拉近了人与人之间的距离，提高了经济的效率，深刻的改变了人类的生活方式和社会面貌。

:通信系统的一般模型如下在本次实验中, 通过动手焊接部分模块最后通过联试来完成整个通信系统的过程.主要目的是让大家更深刻的理解通信系统的整体概念及基本理论。

1.整个系统试验框图如下：TX-3 Í¨ÐÅÔÀí½ÌÑ§Ê³ÑéÏ³Í± °¼¾ÖÊ¾ÒâÍ¼通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。

滤波法及数字锁相环法位同步提取实验和帧同步提取实验教学文案

滤波法及数字锁相环法位同步提取实验和帧同步提取实验滤波法及数字锁相环法位同步提取实验和帧同步提取实验一、实验目的1、掌握滤波法提取位同步信号的原理及其对信息码的要求；2、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求；3、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念；4、掌握巴克码识别原理；5、掌握同步保护原理；6、掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。

二、实验内容1、熟悉实验箱2、滤波法位同步带通滤波器幅频特性测量；3、滤波法位同步恢复观测；4、数字锁相环位同步观测；5、帧同步提取实验。

三、实验条件/器材滤波法及数字锁相环法位同步提取实验：1、主控&信号源、8号（基带传输编译码）、13号（载波同步及位同步）模块2、双踪示波器（模拟/数字）3、连接线若干帧同步提取实验：1、主控&信号源、7号模块2、双踪示波器（模拟/数字）3、连接线若干四、实验原理滤波法及数字锁相环法位同步提取实验原理见通信原理综合实验指导书P129-P134;帧同步提取实验原理见通信原理综合实验指导书P141。

五、实验过程及结果分析（一）熟悉实验箱（二）滤波法位同步带通滤波器幅频特性测量1、连线及相关设置（1）关电，连线。

（2）开电，设置主控，选择【信号源】→【输出波形】。

设置输出波形为正弦波，调节相应旋钮，使其输出频率为200Khz，峰峰值3V。

（3）此时系统初始状态为：输入信号为频率200KHz、幅度为3V的正弦波。

2、实验操作及波形观测分别观测13号模块的“滤波法位同步输入”和“BPF-Out”，改变信号源的频率，测量“BPF-Out”的幅度填入下表，并绘制幅频特性曲线。

（三）滤波法位同步恢复观测1、连线及相关设置（1）关电，连线。

（2）开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【滤波法及数字锁相环位同步法提取】。

将13号模块S2拨上。

将S4拨为1000.（3）此时系统初始状态为：输入PN为256K。

实验二数字锁相环实验报告

实验二数字锁相环
一．实验目的
1. 了解数字锁相环的基本概念
2. 熟悉数字锁相环与模拟锁相环的指标
3. 掌握全数字锁相环的设计
二．实验仪器
1.ZH5001通信原理综合实验系统一台
2.20MHz双踪示波器一台
3.函数信号发生器一台
三．实验内容
3. 同步带宽测量：
增加函数信号发生器输出频率TPMZ03，TPMZ02两点波形失步前频率为62khz
降低函数信号发生器输出频率TPMZ03，TPMZ02两点波形失步前频率为66.1khz
同步带：66.1-62=4.1（KHz）
4. 捕捉带测量
增加函数信号发生器输出频率TPMZ03，TPMZ02两点波形失步前频率为62.1khz
降低函数信号发生器输出频率TPMZ03，TPMZ02两点波形失步前频率为66khz
捕捉带：66-62.1=3.9（KHz）
同步带略大于捕捉带
5. 调整信号脉冲观测
改变函数信号发生器输出频率，观测TPMZ05点波形的变化规律。

滤波法及数字锁相环法位同步提取实验模拟锁相环实验载波同步帧同步实验

实验十九滤波法及数字锁相环法位同步提取实验实验项目三数宇锁相环法位同步观测(1)观测"数字锁相环输入"和"输入跳变指示"，观测当"数字锁相坏输入"没有跳变和有跳变时〃输入跳变指示"的波形。

(2 )观测〃数字锁相环输入〃和〃鉴相输出S观测相位超前滞后的情形(3 )观测"插入指示"和"扣除指示"。

(4 )以信号源模块"CLK"为触发，观测13号模块的"BS2"。

实验二十模拟锁相环实验实验项目一 VCO 自由振荡观测(1)示波器CH1接TH8r CH2接TH4输出，对比观测输入及输出波形。

对比波形可以发现TH8与TH4信号输入与输出错位半个周期实验项目二同步带测量(1)示波器CH1接13号模块TH8模拟锁相坏输入，CH2接TH4输出BS1 f 观察TH4输出处于锁走状态。

将正弦波频率调小直到输出波形失锁，现在的频率大小fl 为 400Hz ；将孵调大f 直SJ TH4输出处于失锁状态，记下现在频率f2为如右图所示,方波抖动‘说明处于失锁状态。

记下两次波形失锁的频率，可计算出同步带仕已实验项目三捕捉带测量0CH1nLfailCa W CHE KOU Tlr.s It.JPC.OOQQ^。

只寸j 蚤田吕K 旧•炮奖設^扫斂刃霹寸工一「_股・M 皋二德8联、ZH7002只槪眾羽鋼慝血地IP 婴・b o o r 只密寸s悴-Z H O O ' 只 W K 槪暴«図$尽、J 009 只摄寸 S弊。

頤奖独¥±仪曲溺寸Hl1•羽傅寸H1型0HY8H112HH U 噩怒低址 (I )（1 ）调节信号源使输出波形为方波，设置分频器的分频比，测呈锁相环的锁相环输出频率, 观察上图从图（1 ）到（4）可以发现,下面的波形输出频率逐渐变大，这是将分频器的分频比调大的结果。

模拟锁相环实验实验报告

实验十四模拟锁相环实验一、实验目的1、了解用锁相环构成的调频波解调原理。

2、学习用集成锁相环构成的锁相解调电路。

二、实验内容1、掌握锁相环锁相原理。

2、掌握同步带和捕捉带的测量。

三、实验仪器1、1号模块 1块2、6号模块 1块3、5号模块 1块4、双踪示波器 1台四、锁相环的构成及工作原理1、锁相环路的基本组成锁相环由三部分组成，如图14-1所示，它由相位比较器PD、低通滤波器LF、压控振荡器VCO三个部分组成一个闭合环路，输入信号为V i(t),输出信号为V0(t),反馈至输入端。

下面逐一说明基本部件的作用。

鉴相器PD 环路滤波器LF压控振荡器VCO)(t V i)(tVD)(tVC)(tV 图14-1 锁相环组成框图一、压控振荡器（VCO）VCO是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压－频率变换器，实际上还有一种电流－频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。

二、鉴相器（PD ）PD 是一个相位比较装置，用来检测输出信号V 0(t)与输入信号V i (t)之间的相位差θe (t)，并把θe (t)转化为电压V d (t)输出，V d (t)称为误差电压，通常V d (t)作为一直流分量或一低频交流量。

三、环路滤波器（LF ）LF 作为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD 的非线性而在V d (t)中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe (t)大小的控制信号V e (t)。

按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO 的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使V 0(t)与V i (t)的相位差θe (t)发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压V d (t)，此误差电压经LF 滤波后得到V c (t)，由V c (t)去改变VCO 的振荡频率使趋近于输入信号的频率，最后达到相等。

环路达到最后的这种状态就称为锁定状态，当然由于控制信号正比于相位差，即)()(t t V e d θ∝因此在锁定状态，θe (t)不可能为零，换言之在锁定状态V 0(t)与V i (t)仍存在相位差。

实验7-----锁相环和载波提取

实验八锁相环和载波提取一、实验目的1、了解通信系统中锁相环的建立与仿真2、了解通信系统中载波提取电路的建立与仿真二、实验内容1、建立一个采用乘法器作为鉴相器的一阶锁相环。

2、构建一个抑制载波的双边带调制系统。

载波频率为10K ，被调信号为1K 正弦波，试用平方环恢复载波并进行解调。

三、实验原理：1、一阶锁相环VCOVCO 的振荡频率为100Hz ，控制灵敏度为kc=10Hz/V ，VCO 输出信号振幅为1V ，输入正弦信号振幅为1V 。

设输入信号为()cos(2())r t ft t πφ=+，VCO 输出信号为ˆ()sin(2())s t ft t πφ=+，则乘法鉴相器输出（滤除2倍频分量后）直接用来作为VCO 的控制信号()v t ，即1ˆ()sin()2v t φφ=- 显然，()[0.5,...0.5]v t ∈-。

VCO 的最大控制频偏为max[()]5c f k v t Hz ∆==因此，VCO 的振荡频率范围是95~105Hz ，如果输入信号频率超过该范围，锁相环将不能跟踪。

上图中，系统仿真步进设置为0.0001s ，这样，在100Hz 波形的一个周期中采样点数可达到100点。

显示波形很光滑。

2、抑制载波的双边带调制系统仿真步进设置为10-6s。

加性高斯白噪声信道中加入噪声方差为0.01的噪声。

用乘法器完成信号的平方运算。

带通滤波器的通带设置为19~21kHz。

后面的乘法器与VCO共同组成锁相环，要使锁相环能够锁定，VCO的中心频率可设置为20K 附近，如20.3K，控制灵敏度可设置为4000Hz/V。

通过COUNTER模块二分频得到恢复载波。

COUNTER模块设置为升计数上升沿触发模式，最大计数值为1，输出端为计数输出，输出数据类型为双精度的。

计数器的初始状态可设置为0或1，这将决定输出恢复载波的相位。

最下面的乘法器是直接使用发送载波进行理想相干解调。

可用开关切换相干解调时的载波。

DBPSKQPSK数字调制实验滤波法及数字锁相环位同步提取实验-

DBPSKQPSK数字调制实验滤波法及数字锁相环位同步提取实验-实验十二DBPSK调制及解调实验项目一调制观测1、以9号模块NRZ-I为触发，观测I；以9号模块NRZ-Q为触发，观测Q。

观察实验电路可发现，基带信号先经过查分编码得到相对码，左图将相对码的1电平信号与载波相乘，得到”I”；右图将相对码的0电平与载波的反相相乘，得到”Q“。

观察波形发现，1电平的波形和0电平的波形由180°的相位差。

2、以9号模块基带为触发，观测输出。

观察左图的波形可以发现，在基带信号从“1”变为“0”的时候，调制输出的波形的相位没有发生跳变。

而从右图中可以发现，当基带信号从“0”变为“1”时，调制输出的波形相位发生了180的倒向。

满足DBPSK 的调制原理：“1”变“0”不变。

思考：分析以上观察的波形，分析与ASK有何关系？将DBPSK的调制原理与ASK的比较发现，两者的调制方式几乎相同，不同的只是基带信号：ASK的基带信号是单极性的，DBPSK的则是双极性的。

项目二DBPSK差分信号观测1、以基带信号为触发，观测NRZ-I。

通过观察可以发现，绝对吗与相对码的关系为：bkakbk1项目三DBPSK解调观测1、以基带信号为触发，观测SIN,调节13号模块的W1可以发现“SIN”的波形逐渐稳定，这是表明已恢复出了载波信号。

恢复的载波信号与载波波形相比有略微的延迟。

2、恢复载波之后，以基带信号为触发，单击”复位“观测DBPSK解调输出。

（1）（2）（3）图（1）（2）（3）（4）分别为没有单击“复位”键、单击一次、单击两次、单击三次时的波形图，可以发现四幅图中都没有发生180°的相位模糊的现象，说明使用DBPSK很好的避免解调过程中”反向工作“的问题，恢复出的1、0信号无倒置。

（4）实验十三QPSK/OQPSK数字调制实验项目QPSK/OQPSK数字调制1、以基带信号为触发，观测调制输入及输出。

2、选择调制方式为OQPSK，观测以基带信号为触发观测调制输出。

实验三：模拟锁相环与载波同步

实验三：模拟锁相环与载波同步一、实验目的1.模拟锁相环工作原理以及环路锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。

2.掌握用平方法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。

3.了解相干载波相位模糊现象产生的原因。

二、实验电路图载波同步方框图通信系统中常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。

本实验系统的载波同步提取模块用平方环，原理方框图如图3-1所示，电原理图如图3-2所示（见附录）。

模块内部使用+5V、+12V、-12V电压，所需的2DPSK 输入信号已在实验电路板上与数字调制单元2DPSK输出信号连在一起。

三、设计过程或实验原理概述锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图3-3所示。

uo(t)图3-3 锁相环方框图模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。

锁相环路是一个相位负反馈系统，PD检测ui (t)与uo(t)之间的相位误差并进行运算形成误差电压ud(t)，LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其他的高频噪声）形成控制电压uc (t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。

设ui (t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，则ud(t)=Udsinθe (t)，θe(t)=θi(t)-θo(t)，故模拟锁相环的PD是一个正弦PD。

设u c (t)=ud(t)F(P)，F(P)为LF的传输算子，VCO的压控灵敏度为Ko，则环路的数学模型如图3-4所示。

θi(t)o(t)图3-4 模拟环数学模型四、实验仪器、设备通信实验箱、示波器、导线若干五、实验内容步骤及数据实验内容：1.观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。

2. 观察环路的捕捉带和同步带。

3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。

通信原理位同步提取实验与帧同步提取实验

实验三位同步提取实验与帧同步提取实验一、实验目的1、掌握用滤波法提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。

2、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。

3、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。

4、掌握巴克码识别原理。

5、掌握同步保护原理。

6、掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。

二、实验内容1、观察滤波法提取位同步信号各观测点波形。

2、观察数字锁相环的失锁状态和锁定状态。

3、观察数字锁相环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差的关系。

4、观察数字锁相环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。

5、观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。

6、观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。

三、实验器材1、信号源模块一块2、⑦号模块一块3、20M双踪示波器一台4、频率计（选用）一台四、实验原理1、位同步提取实验实验原理数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。

因为消息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需要知道每个码元的起止时刻。

在最佳接收机结构中，需要对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决。

抽样判决的时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。

我们把接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步，而称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉冲。

实现位同步的方法也和载波同步类似，可分插入导频法和直接法两类。

这两类方法有时也分别称为外同步法和自同步法。

数字通信中经常采用直接法，这种方法是发端不专门发送导频信号，而直接从数字信号中提取位同步信号的方法。

下面我们着重介绍自同步法。

采用自同步法实现位同步首先会涉及两个问题：（1）如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用；（2）如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱，怎样才能获得位同步信号。

模拟锁相环实验报告

实验十四模拟锁相环实验一、实验目的1、了解用锁相环构成的调频波解调原理。

2、学习用集成锁相环构成的锁相解调电路。

二、实验容1、掌握锁相环锁相原理。

2、掌握同步带和捕捉带的测量。

三、实验仪器1、1号模块1块2、6号模块1块3、5号模块1块4、双踪示波器1台四、锁相环的构成及工作原理1、锁相环路的基本组成锁相环由三部分组成，如图14-1所示，它由相位比较器PD、低通滤波器LF、压控振荡器VCO三个部分组成一个闭合环路，输入信号为V i(t),输出信号为V0(t),反馈至输入端。

下面逐一说明基本部件的作用。

图14-1 锁相环组成框图一、压控振荡器（VCO）VCO是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压－频率变换器，实际上还有一种电流－频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。

二、鉴相器（PD）PD 是一个相位比较装置，用来检测输出信号V 0(t)与输入信号V i (t)之间的相位差θe (t)，并把θe (t)转化为电压V d (t)输出，V d (t)称为误差电压，通常V d (t)作为一直流分量或一低频交流量。

实验三模拟锁相环与载波同步实验

实验三模拟锁相环与载波同步实验一、实验目的1. 掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念2. 掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法3. 了解相干载波相位模糊现象产生的原因二、实验内容1. 观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程2. 观察环路的捕捉带和同步带3. 用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象三、基本原理常用平方环或同相正交环（科斯塔斯环）从2DPSK信号中提取相干载波。

本实验用平方环，其原理方框图及电路原理图如图3-1、图3-2所示。

图3-1 载波同步方框图载波同步模块上有以下测试点及输入输出点：2DPSK-IN 2DPSK信号输入点MU 平方器输出测试点，VP-P＞1V COMP 锁相环输入信号测试点Ud 锁相环压控电压测试点VCO 锁相环输出信号测试点，VP-P＞0.2VCAR-OUT 相干载波信号输出点/测试点图3-1中各单元与图3-2中的主要元器件的对应关系如下：平方器 U2：模拟乘法器MC1496 鉴相器 U4: 锁相环HC4046环路滤波器 U4: 锁相环HC4046压控振荡器 U4: 锁相环HC4046÷2 U6：D触发器74HC74移相器 U8：单稳态触发器74LS123滤波器电感L1；电容C43压控振荡器 U5: 锁相环CD4046锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图3-3所示。

图3-3 锁相环方框图模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。

锁相环路是一个相位负反馈系统，PD检测ui(t)与uo(t)之间的相位误差并进行运算形成误差电压ud(t)，LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其他的高频噪声）形成控制电压uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。

设ui(t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，则ud(t)=Udsinθe(t)，θe(t)=θi(t)-θo(t)，故模拟锁相环的PD是一个正弦PD。

模拟锁相环法和数字锁相环法。

模拟锁相环和数字锁相环区别
模拟锁相环和数字锁相环的主要区别在于它们的控制方式不同。

模拟锁相环是通过模拟电路来控制频率和相位，而数字锁相环是通过数字信号处理技术来控制频率和相位。

此外，模拟锁相环的精度较低，而数字锁相环的精度较高。

锁相环是一种反馈控制电路，作用是实现设备外部的输入信号与内部的振荡信号同步。

目前锁相环应用广泛，比如：在通信中应用于调制解调自动频率微调等系统；在雷达中应用于天线自动跟踪与精密辅角偏转测量等系统；在空间技术中主要应用于测速定轨、测距与遥测数据获取等系统；在电视机中应用于电视机同步、门限扩展解调的同步检波。

传统的模拟锁相环有较短的锁定时间，可以保证参考时钟源和输出时钟的稳态相差。

但其中心频点受VCO的限制而范围较小，环路带宽较宽；当参考源出现瞬断或者参考时钟源切换时，VCO输出时钟频率会出现较大的相位瞬变。

全数字锁相环（DPLL）与传统的模拟电路实现的PLL相比，具有精度高且不受温度和电压影响，环路带宽和中心频率编程可调，并且应用在数字系统中时，不需A/D及D/A转换。

模拟锁相环的工作原理
模拟锁相环的工作原理是，它将一个输入信号的频率和相位转换成另一个输出信号的频率和相位，从而实现频率和相位的控制。

它的工作原理是，当输入信号的频率和相位发生变化时，控制器会根据变化的频率和相位来调整调制器的频率和相位，从而使输出信号的频率和相位保持稳定。

模拟锁相环是用于检测和跟踪输入信号的频率和相位，并将其转换为一个稳定的输出信号。

它可以用来改变输入信号的频率，以达到某种特定的目的，如抗扰、调制、解调等。

数字锁相环提取同步信号实验

实验三十四数字锁相环提取同步信号实验一、实验目的1．学习数字通信中位同步恢复的重要性；2．位同步恢复的主要技术指标；3．了解数字通信位同步恢复的各种方法；4．设计一个数字锁相环提取同步信号电路；5．了解数字锁相环提取同步信号的优缺点；6．用CPLD/FPGA进行位同步信号提取实验。

二、实验仪器与设备1．THEXZ-2型实验箱、数字锁相环提取同步信号实验模块；2．20MHz双踪示波器、万用表。

三、实验原理1．位同步的重要性数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。

因为信息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。

因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。

我们把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步，而称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉冲。

要使数字通信设备正常工作，离不开正确的位同步信号。

如果位同步脉冲发生严重抖动或缺位，则使数字通信产生误码；严重时使通信造成中断。

影响位同步恢复的主要原因：①输入位同步电路的信号质量；②信号的编码方式：码元中存在长连“0”或长连“1”。

在实际通信系统中为了节省传输频带和减小对邻近频道的干扰，一般采用限带传输。

也就是将调制信号在基带中进行滚降处理或在中频将已调信号进行中频滤波器成形。

这样的信号经过传输和解调器解调，如QPSK系统则输出是I、O二路模拟信号，由于其形状的原因，因此称为眼图。

位同步取样位置对眼图的开启位置影响很大。

2．位同步的主要技术指标：1）静态相差在相干解调系统中，接收到的信号眼图是由调制器成型滤波器的衰降系统决定的。

为了充分利用接收到的信号能量，通常把位同步的抽样脉冲相位调到眼图最大开启位置。

在这个位置进行判决认为是最佳，称静态相差为零。

相反位同步的抽样脉冲相位偏离了眼图的最大开启位置，就会造成误码或接收机门限特性下降。

通常很多位同步提取电路都存在着一个固定静态相差。

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实验四 利用锁相环实现载波同步

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