【文章內(nèi)容簡介】 ）式中是壓控振蕩器輸出信號與輸入已調(diào)信號載波之間的相位誤差。當(dāng)值較小時，式（36）可以近似的表示為： （37）式（27）中的大小和相位誤差成正比，因此，它相當(dāng)于一個鑒相器的輸出。用去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號的相位。最后就可以使穩(wěn)態(tài)相位誤差減小到很小的數(shù)值。這樣壓控振蕩器的輸出就是所需要提取的載波。不僅如此，當(dāng)減小到很小的時候，式（35）的就接近于調(diào)制信號，因此，同相正交環(huán)法同時還具有了解調(diào)功能，目前在許多接收機中已經(jīng)到了使用。數(shù)字通信中經(jīng)常使用多相移相信號，這類信號同樣可以利用多次方變換法從已調(diào)信號中提取載波信息。如以四相移相信號為例，圖4就展示了從四相移相信號中提取同步載波的方法。圖34 四次方變換法提取載波 插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)在模擬通信系統(tǒng)中，抑制載波的雙邊帶信號本身不含有載波；殘留邊帶信號雖然一般都含有載波分量，但很難從已調(diào)信號的頻譜中將它分離出來；單邊帶信號更是不存在載波分量。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，2PSK信號中的載波分量為零。對這些信號的載波提取，都可以用插入導(dǎo)頻法，特別是單邊帶調(diào)制信號，只能用插入導(dǎo)頻法提取載波。在這一節(jié)中，將分別討論抑制載波的雙邊帶信號和殘留邊帶信號的插入導(dǎo)頻法。（a） 抑制載波的雙邊帶信號中頻對于抑制載波的雙邊帶調(diào)制而言，在載頻處，已調(diào)信號的頻譜分量為零，同時對調(diào)制信號進行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以使已調(diào)信號在載頻附近的頻譜分量很小，這樣就可以插入導(dǎo)頻，這時插入的導(dǎo)頻對信號的影響最小。但插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器的那個載波，而是將該載波移相90176。后的所謂“正交載波”。根據(jù)上述原理，就可構(gòu)成插入導(dǎo)頻的發(fā)端方框圖如圖35（1）所示。根據(jù)圖35（1）的結(jié)構(gòu)，其輸出信號可表示為： （38）設(shè)收端收到的信號與發(fā)端輸出信號相同，則收端用一個中心頻率為的窄帶濾波器就可以得到導(dǎo)頻，再將它移相90176。，就可得到與調(diào)制載波同頻同相的信號。收端的方框圖如圖5（2）所示，從圖中可以看到（1）插入導(dǎo)頻法發(fā)端方框圖 (2)插入導(dǎo)頻法接收端方框圖圖35 插入導(dǎo)頻法 （39）經(jīng)過低通濾波器后，就可以恢復(fù)出調(diào)制信號。然而，如果發(fā)端加入的導(dǎo)頻不是正交載波，而是調(diào)制載波，這時發(fā)端的輸出信號可表示為： （310）收端用窄帶濾波器取出 后直接作為同步載波，但此時經(jīng)過相乘器和低通濾波器解調(diào)后輸出為，多了一個不需要的直流成分，這就是發(fā)端采用正交載波作為導(dǎo)頻的原因。（b） 殘留邊帶信號中插入導(dǎo)頻為了在殘留邊帶信號中插入導(dǎo)頻，有必要首先了解一下殘留邊帶信號的頻譜特點。以取下邊帶為例，邊帶濾波器應(yīng)具有如圖6所示的傳輸特性。利用這樣的傳輸函數(shù)，可以使下邊帶信號絕大部分通過，而使上邊帶信號小部分殘留。由于附近有信號分量，所以，如果直接在處插入導(dǎo)頻，那么，該導(dǎo)頻必然會干擾附近的信號，同時也會被信號干擾。為此可以在信號頻譜之外插入兩個導(dǎo)頻和，使它們在接收端經(jīng)過某些變換后產(chǎn)生所需要的。設(shè)兩導(dǎo)頻與信號頻譜兩端的間隔分別為和則： （311）式中的是殘留邊帶形成濾波器傳輸函數(shù)中滾降部分所占帶寬的一般(見圖6)，而是調(diào)制信號的帶寬。圖36 殘留邊帶信號形成濾波器的傳輸函數(shù)對于式（311）定義的各個頻率值，可以利用框圖7實現(xiàn)載波提取。設(shè)兩導(dǎo)頻分別為和，其中和是兩導(dǎo)頻信號的初始相位。如果經(jīng)信道傳輸后，使兩個導(dǎo)頻和已調(diào)信號中的載波斗毆產(chǎn)生了頻偏和相偏，那么提取出的載波也應(yīng)該有相同的頻偏和相偏，才能達到真正的相干解調(diào)。如圖（37）可見，兩導(dǎo)頻信號經(jīng)相乘器相乘后的輸出應(yīng)為：圖37 殘留邊帶信號形插入導(dǎo)頻法收端方框圖濾波器輸出差頻信號為： （312）式中： ，對進行次分頻后可以得到： （313）式（213）中為分頻輸出的初始相位，它是一個常數(shù)。將與相乘取差頻，再通過中心頻率為的窄帶濾波器，就可以得到： （314）經(jīng)移相電路的處理，就可以得到包含信道特性的頻偏和相偏的載波。由分頻次數(shù)的表示式看出，通過調(diào)整和可以得到整數(shù)的，增大或有利于減小信號頻譜對導(dǎo)頻的干擾，然而，這樣需要加寬信道的帶寬。因此，應(yīng)根據(jù)實際情況來正確選擇和。插入導(dǎo)頻法提取載波要使用窄帶濾波器，這個窄帶濾波器也可以用鎖相環(huán)來代替，這是因為鎖相環(huán)本身就是一個性能良好的窄帶濾波器，因而使用鎖相環(huán)后，載波提取的性能將有所改善。 時域插入導(dǎo)頻法除了在頻域插入導(dǎo)頻的方法以外，還可以在時域插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波。時域插入導(dǎo)頻法中對被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號在時間上加以區(qū)別，具體分配情況如圖38（a）所示。在每一幀中，除了包含一定數(shù)目的數(shù)字信息外，在的時隙中傳送位同步信號，在的時隙內(nèi)傳送幀同步信號，在的時隙內(nèi)傳送載波同步信號，而在時間內(nèi)才傳送數(shù)字信息，可以發(fā)現(xiàn)這樣的時域插入導(dǎo)頻方式，只是在每幀的一小段時間內(nèi)才作為載頻標(biāo)準，其余時間是沒有載頻標(biāo)準的。圖38時域插入導(dǎo)頻法在接收端用相應(yīng)的控制信號將載頻標(biāo)準取出以形成解調(diào)用的同步載波。但是由于發(fā)送端發(fā)送的載波標(biāo)準是不連續(xù)的，在一幀內(nèi)只有很少一部分時間存在，因此如果用窄帶濾波器取出這個間斷的載波是不能應(yīng)用的。對于這種時域插入導(dǎo)頻方式的載波提取往往采用鎖相環(huán)路，其方框圖如圖8（b）所示。在鎖相環(huán)中，壓控振蕩器的自由振蕩頻率應(yīng)盡量和載波標(biāo)準頻率相等，而且要有足夠的頻率穩(wěn)定度，鑒相器每隔一幀時間與由門控信號取出的載波標(biāo)準比較一次，并通過它去控制壓控振蕩器。當(dāng)載頻標(biāo)準消失后，壓控振蕩器具有足夠的同步保持時間，直到下一幀載波標(biāo)準出現(xiàn)時再進行比較和調(diào)整。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計鎖相環(huán)路，就可以使恢復(fù)的同步載波的頻率和相位的變化控制在允許的范圍以內(nèi)。第四章 載波同步應(yīng)用實例 馬達控制中的載波同步早起，用于接收機中的頻率同步的鎖相環(huán)，是用馬達的速度來控制的，在20年前就有這樣的例子。但是，由于當(dāng)時是電子管電路，價格較貴，所以僅限于用在要求比較高的設(shè)備，或者用于研究室。其后，由于電子技術(shù)的發(fā)展，電路造價下降，鎖相環(huán)電路發(fā)展到集成化，使得采用鎖相環(huán)的電路設(shè)計大為簡化，于是在這方面的應(yīng)用得以發(fā)展起來了。這樣一來，鎖相環(huán)就由過去只限于應(yīng)用到廣播用的磁帶錄像機（VTR）等高檔產(chǎn)品中，而發(fā)展到現(xiàn)在已應(yīng)用到電唱機，磁帶錄音機等產(chǎn)品中。今后，進一步向這方面發(fā)展的趨勢是明顯的。而廣播用的磁帶錄像機等高檔產(chǎn)品，則由過去的模擬計算機控制，現(xiàn)已發(fā)展為數(shù)字計算機控制了。在控制應(yīng)用中，馬達轉(zhuǎn)動是不穩(wěn)定的，在早期，為了消除馬達轉(zhuǎn)子的速度變化或者轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，對高頻分量來說，可利用慣性效應(yīng)消除，對低頻分量來說，可使用同步馬達消除。而同步馬達則統(tǒng)稱是以定速進行設(shè)計的非同步的感應(yīng)馬達，或者附加速度控制裝置的非同步的直流馬達等。在過去，由于電子電路控制裝置較昂貴，并有啟動轉(zhuǎn)矩和阻尼，因此，作為具有平滑轉(zhuǎn)