锁相环解调信号的仿真分析.pdf

《锁相环解调信号的仿真分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基金项目学术探讨2015年第6期锁相环解调信号的仿真分析李良（东北大学秦皇岛分校，河北秦皇岛066004）[摘要]在信号解调中，使用锁相环可取得较好的解调信号。以调频波和调幅波为例，通过用MATLAB编程与Simu-link现有组件两种方法对载波同步进行建模与仿真，并详细给出仿真设计原理以及合理选择仿真参数的方法。最后，对仿真结果进行深入分析，并比较两种方法的可行性与优缺点。[关键词]调频信号；调幅信号；解调；同步；锁相环；平方环法中图分类号：TN911.8文献标识码：A文章编号：1008-6609(2015)06-0021-031前言2.1.1鉴相器（PD，PhaseDiscri

2、minator）对于数字通信系统，载波同步是必不可少的部分，是接鉴相器的作用是检测输入信号与输出信号之间的相位收机相干解调的第一步。如果提取载频不准确，就无法进行差，并将相位差信号转换成电压信号作为输出。常用乘法器信号的接收和译码等。何苏勤,詹明静[1]利用锁相环进行载作为鉴相器。输入信号u1(t)与压控振荡器输出信号u2(t)分别波跟踪，针对锁相环的噪声性能和跟踪速度不能同时达到最为：优的限制，在锁相环PLL中引入自适应模块，根据环路所处u1(t)=u1cos[ω1t+θ1(t)]（2-1）的环境自适应地对PLL环路参数作出调整。张小莉，樊延虎u2(t)=u2cos[ω2t+θ2

3、(t)](2-2)[2]讨论了QPSK调制信号的同步载波提取。陈联连与孙玲[3]鉴相器输出为：基于Matlab中的Simulink组件，分别给出了平方环、科斯塔1UD=U1U2cos[ω1t+ω2t+θ1(t)+θ2(t)]2斯环法进行该信号载波提取的具体过程。本文将考虑锁相(2-3)1环与平方环两种解调方法，通过仿真分析，比较两种方法的+2U1U2cos[ω1t-ω2t+θ1(t)-θ2(t)]可行性与优缺点。其中，ωi为信号的频率，θi(t)为相位。2使用锁相环对调频信号的调制及解调进行仿真分析2.1.2环路滤波器(LF，LoopFilter)在锁相环中，通常使用低通滤波器作为

4、环路滤波器。经由于使用Matlab软件对载波同步进行仿真时需要编写过低通滤波器后，滤除信号中高频分量，为压控振荡器提供较多代码，且已有文献中大多使用锁相环方法对FM信号进控制信号。环路滤波器输出信号为：行解调，本文采用同种方法。锁相环可以分为三部分：鉴相1器（乘法器）、环路滤波器和压控振荡器（VCO）。Uo=2U1U2cos[ω1t-ω2t+θ1(t)-θ2(t)](2-4)2.1锁相环原理若瞬时相位表示为θ(f)=∫ω(t)dt+θo，则瞬时频率为为方便使用，有必要详细介绍锁相环的原理（见图1），以dθ(t)ω(t)=。从而环路滤波器输出信号的瞬时相差及各组成部分的作用。dtd[

5、θ1(t)-θ2(t)]θd(t)=ω1(t)-ω2(t)+θ1(t)-θ2(t)，瞬时频差ω1-ω2+。dtd[θ1(t)-θ2(t)]而瞬时频差可分为ω1-ω2固有频差和控制频差dt两部分，固有频差反映了锁相环需要调整的频率量。当瞬时频差为零时，锁相环实现锁定，也称跟踪过程。2.1.3压控振荡器(VCO，VoltageControlledOscillator)图1锁相环原理图压控振荡器是将电压信号转换为频率信号的变换器，在——————————————作者简介：李良，男，河北邯郸人，本科，研究方向：计算机模拟，通信数字电路。基金项目：河南省教育厅科技学术基金资助项目，项目编号：1

6、2B110003；郑州市科技局自然科学基金资助项目，项目编号：20111179。-21-学术探讨基金项目2015年第6期初始频率ω0附近时，其振荡频率随输入控制电压uc(t)线性变化，即ωv(t)=ω0+K0uc(t)(2-5)其中，ωv(t)是VCO的瞬时角频率，K0表示单位控制电压线性特性斜率，因此又称为控制灵敏度，其单位为[rad/V﹒s]。在锁相环中，VCO的输出只影响鉴相器的瞬时相位，不会导致其瞬时角频率的变化，即tt∫0ωv(τ)dτ=ω0t+K0∫0uc(τ)dτ(2-6)锁相环分为四种工作状态：锁定状态、失锁状态、捕获过图2载波/调制信号/FM已调信号/环路滤波器输

7、出程和跟踪过程。所谓锁定状态就是输出信号与输入信号相位为一个固定的差值，但频率相等。失锁状态指瞬时频差总不为零的情况。当输入信号超出锁相环工作范围时，锁相环会进入失锁状态。捕获过程是指锁相环由失锁状态进入锁定状态的过程，这时频差将不断减小。跟踪过程就是在锁定状态的前提下，输入参考频率和相位在一定的范围内，输出信号的频率与相位以相同规律变化。2.2仿真参数选择调频信号由500Hz的调制信号和5kHz的载波组成。采样周期设为1/fs、调频灵敏度为0.0716。锁相环初始值