【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）式中是壓控振蕩器輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差。當(dāng)值較小時(shí)，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(gè)鑒相器的輸出。用去調(diào)整壓控振蕩器輸出信號(hào)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(shí)候，式（35）的就接近于調(diào)制信號(hào)，因此，同相正交環(huán)法同時(shí)還具有了解調(diào)功能，目前在許多接收機(jī)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(hào)，這類信號(hào)同樣可以利用多次方變換法從已調(diào)信號(hào)中提取載波信息。如以四相移相信號(hào)為例，圖4就展示了從四相移相信號(hào)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(hào)本身不含有載波；殘留邊帶信號(hào)雖然一般都含有載波分量，但很難從已調(diào)信號(hào)的頻譜中將它分離出來(lái)；單邊帶信號(hào)更是不存在載波分量。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，2PSK信號(hào)中的載波分量為零。對(duì)這些信號(hào)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(hào)，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(hào)和殘留邊帶信號(hào)的插入導(dǎo)頻法。（a） 抑制載波的雙邊帶信號(hào)中頻對(duì)于抑制載波的雙邊帶調(diào)制而言，在載頻處，已調(diào)信號(hào)的頻譜分量為零，同時(shí)對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以使已調(diào)信號(hào)在載頻附近的頻譜分量很小，這樣就可以插入導(dǎo)頻，這時(shí)插入的導(dǎo)頻對(duì)信號(hào)的影響最小。但插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器的那個(gè)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(hào)可表示為： （38）設(shè)收端收到的信號(hào)與發(fā)端輸出信號(hào)相同，則收端用一個(gè)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(hào)。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(guò)低通濾波器后，就可以恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。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(shí)發(fā)端的輸出信號(hào)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(shí)經(jīng)過(guò)相乘器和低通濾波器解調(diào)后輸出為，多了一個(gè)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(hào)中插入導(dǎo)頻為了在殘留邊帶信號(hào)中插入導(dǎo)頻，有必要首先了解一下殘留邊帶信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。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(hào)絕大部分通過(guò)，而使上邊帶信號(hào)小部分殘留。由于附近有信號(hào)分量，所以，如果直接在處插入導(dǎo)頻，那么，該導(dǎo)頻必然會(huì)干擾附近的信號(hào)，同時(shí)也會(huì)被信號(hào)干擾。為此可以在信號(hào)頻譜之外插入兩個(gè)導(dǎo)頻和，使它們?cè)诮邮斩私?jīng)過(guò)某些變換后產(chǎn)生所需要的。設(shè)兩導(dǎo)頻與信號(hào)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(jiàn)圖6)，而是調(diào)制信號(hào)的帶寬。圖36 殘留邊帶信號(hào)形成濾波器的傳輸函數(shù)對(duì)于式（311）定義的各個(gè)頻率值，可以利用框圖7實(shí)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(hào)的初始相位。如果經(jīng)信道傳輸后，使兩個(gè)導(dǎo)頻和已調(diào)信號(hào)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(dá)到真正的相干解調(diào)。如圖（37）可見(jiàn)，兩導(dǎo)頻信號(hào)經(jīng)相乘器相乘后的輸出應(yīng)為：圖37 殘留邊帶信號(hào)形插入導(dǎo)頻法收端方框圖濾波器輸出差頻信號(hào)為： （312）式中： ，對(duì)進(jìn)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(gè)常數(shù)。將與相乘取差頻，再通過(guò)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(guò)調(diào)整和可以得到整數(shù)的，增大或有利于減小信號(hào)頻譜對(duì)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(shí)際情況來(lái)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(gè)窄帶濾波器也可以用鎖相環(huán)來(lái)代替，這是因?yàn)殒i相環(huán)本身就是一個(gè)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(shí)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(shí)域插入導(dǎo)頻以傳送和提取同步載波。時(shí)域插入導(dǎo)頻法中對(duì)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)在時(shí)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(shí)隙中傳送位同步信號(hào)，在的時(shí)隙內(nèi)傳送幀同步信號(hào)，在的時(shí)隙內(nèi)傳送載波同步信號(hào)，而在時(shí)間內(nèi)才傳送數(shù)字信息，可以發(fā)現(xiàn)這樣的時(shí)域插入導(dǎo)頻方式，只是在每幀的一小段時(shí)間內(nèi)才作為載頻標(biāo)準(zhǔn)，其余時(shí)間是沒(méi)有載頻標(biāo)準(zhǔn)的。圖38時(shí)域插入導(dǎo)頻法在接收端用相應(yīng)的控制信號(hào)將載頻標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)是不連續(xù)的，在一幀內(nèi)只有很少一部分時(shí)間存在，因此如果用窄帶濾波器取出這個(gè)間斷的載波是不能應(yīng)用的。對(duì)于這種時(shí)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(zhǔn)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(shí)間與由門控信號(hào)取出的載波標(biāo)準(zhǔn)比較一次，并通過(guò)它去控制壓控振蕩器。當(dāng)載頻標(biāo)準(zhǔn)消失后，壓控振蕩器具有足夠的同步保持時(shí)間，直到下一幀載波標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時(shí)再進(jìn)行比較和調(diào)整。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)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(shí)例 馬達(dá)控制中的載波同步早起，用于接收機(jī)中的頻率同步的鎖相環(huán)，是用馬達(dá)的速度來(lái)控制的，在20年前就有這樣的例子。但是，由于當(dāng)時(shí)是電子管電路，價(jià)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(jià)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(jì)大為簡(jiǎn)化，于是在這方面的應(yīng)用得以發(fā)展起來(lái)了。這樣一來(lái)，鎖相環(huán)就由過(guò)去只限于應(yīng)用到廣播用的磁帶錄像機(jī)（VTR）等高檔產(chǎn)品中，而發(fā)展到現(xiàn)在已應(yīng)用到電唱機(jī)，磁帶錄音機(jī)等產(chǎn)品中。今后，進(jìn)一步向這方面發(fā)展的趨勢(shì)是明顯的。而廣播用的磁帶錄像機(jī)等高檔產(chǎn)品，則由過(guò)去的模擬計(jì)算機(jī)控制，現(xiàn)已發(fā)展為數(shù)字計(jì)算機(jī)控制了。在控制應(yīng)用中，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)是不穩(wěn)定的，在早期，為了消除馬達(dá)轉(zhuǎn)子的速度變化或者轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，對(duì)高頻分量來(lái)說(shuō)，可利用慣性效應(yīng)消除，對(duì)低頻分量來(lái)說(shuō)，可使用同步馬達(dá)消除。而同步馬達(dá)則統(tǒng)稱是以定速進(jìn)行設(shè)計(jì)的非同步的感應(yīng)馬達(dá)，或者附加速度控制裝置的非同步的直流馬達(dá)等。在過(guò)去，由于電子電路控制裝置較昂貴，并有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和阻尼，因此，作為具有平滑轉(zhuǎn)