第1章环路基本原理2011-8-29

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1、12022-6-1朱晓霞朱晓霞32学时学时通信中的同步技术及其应用通信中的同步技术及其应用22022-6-1第一讲第一讲概述以及环路的基本原理概述以及环路的基本原理32022-6-1n新的学期开始了！新的学期开始了！n希望同学们静下心来！希望同学们静下心来！n课程有难度！不只为分数！课程有难度！不只为分数！n锻炼自己锻炼自己 成长自己最重要！成长自己最重要！42022-6-1课程概述52022-6-1同步技术同步技术通信原理通信原理 雷达原理雷达原理随机信号分析随机信号分析信号与系统信号与系统高等数学高等数学 概率论概率论 工科基础课工科基础课专业基础课专业基础课专业课专业课62022-6-1

2、电子科学与技术电子科学与技术（电路与系统（电路与系统 通信工程通信工程 信息工程信息工程 电磁场科学与技术）电磁场科学与技术）电路（低频、高频、脉冲与数字、微波）：元器件电路（低频、高频、脉冲与数字、微波）：元器件/连接连接电磁场（电磁场、微波、天线）：天线与传播电磁场（电磁场、微波、天线）：天线与传播信号处理信号处理（信号与系统、随机信号分析通信技术同步技术）（信号与系统、随机信号分析通信技术同步技术）信息的载体信息的载体信息（编码、加密解密、协议信息（编码、加密解密、协议 计算机计算机 语言）语言） ： 信息处理信息处理72022-6-1工程应用工程应用（通信、雷达、制导、水声、计（通信、

3、雷达、制导、水声、计算机、语音、生物医学、图象处算机、语音、生物医学、图象处理、广播电视理、广播电视）82022-6-1期末成绩评价期末成绩评价1.1.平时成绩平时成绩: :作业作业 抽查点名抽查点名 课堂回答问题课堂回答问题 40%40%2.2.期末考试期末考试:60%:60%教材：通信中的同步技术及应用通信中的同步技术及应用 清华大学出版社 季仲梅 92022-6-1n通信的基本概念通信的基本概念通信的目的通信的目的：传递：传递消息消息中所包含的中所包含的信息信息。消息消息：是物质或精神状态的一种反映，例如：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像语音、文字、

4、音乐、数据、图片或活动图像等。等。信息信息：是消息中包含的有效内容。：是消息中包含的有效内容。实现通信的方式和手段：实现通信的方式和手段：n非电的：如旌旗、消息树、烽火台非电的：如旌旗、消息树、烽火台 n电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。因特网和计算机通信等。 102022-6-1通信系统通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。传递信息所需的一切技术设备的总和。通信系统通信系统的基本模型的基本模型信源和输信源和输入变换器入变换器发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备输出变换输出变换器和信宿器和信宿噪声及噪声及干扰

5、源干扰源112022-6-1信息源调制器信道解调器受信者噪声源调制的概念：控制 变换 频谱搬移模拟通信系统模型模拟通信系统模型122022-6-1n数字通信系统模型数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 位同步位同步 帧同步帧同步 时钟同步时钟同步132022-6-1通信信号的解调方式：相干解调非相干解调 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包络检波 ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t cosct 相干相干解调解调非相

6、干非相干解调解调142022-6-1p 同步技术在通信中的重要性同步技术在通信中的重要性 概概 述述 数字调制系统的性能是由解调方式决定,采用相干解调时接收端需要提供一个相干载波n载波同步与所收到的已调制载波同频同相相干载波的获取就称为载波同步152022-6-1 iiittmtusin如：接收信号在接收端若有 iittu sin0 )22cos(1210iiittmtutu低通滤波后就可得到调制信号 tm概概 述述 则162022-6-1 数字通信中，信息是一串相继的码元序列，接收端解调判决时，必须要有一个抽样判决定时脉冲序列，它要和接收码元的终止时刻对齐。 接收端产生与接收到的码元重复频率

7、和相位一致的定时脉冲序列过程称为码元同步或位同步。n 位同步概概 述述 172022-6-1二进制数字信息： 1 0 0 1 0 1 1 02DPSK信号相位： 00 000 0 或 00 0 0 0 182022-6-1192022-6-1n群同步或帧同步 数字通信中，信息是以若干个码元组成一个“字”，又用若干个“字”组成一句。接收端为了正确恢复信息，需要产生 与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列 。产生此定时脉冲序列的过程称为群同步或帧同步。 概概 述述 202022-6-1n 网同步 整个通信网内要有统一的时间节拍 n 扩频码同步 在扩展频谱通信系统中，接收端为了能正确恢复信息码

8、元，产生用于解扩的伪随机码必须与发送端的伪随机码同步。 概概 述述 212022-6-1p如何实现同步？如何实现同步？ 首先要掌握同步技术用同步技术解决通信中的同步问题概概 述述 同步系统性能的降低，会直接导致系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。为了保证信息的可靠传输，要求同步系统应有更高的可靠性。222022-6-1同步信号的获取方式同步信号的获取方式n同步也是一种信息，按照传输同步信息方式的不同，同步也是一种信息，按照传输同步信息方式的不同，可分为外同步法和自同步法。可分为外同步法和自同步法。n外同步法外同步法由发送端发送专门的同步信息，接收端把这个专门的同由发送端发送专门的同步信息，

9、接收端把这个专门的同步信息检测出来作为同步信号的方法，称为外同步法。步信息检测出来作为同步信号的方法，称为外同步法。n自同步法自同步法发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信发送端不发送专门的同步信息，接收端设法从收到的信号中提取同步信息的方法，称为自同步法。号中提取同步信息的方法，称为自同步法。232022-6-1n 锁相环锁相环-同步技术的核心部件 环路的组成、工作原理、 环路的性能分析n 数字锁相环数字锁相环 奈奎斯特型数字锁相环p 课课 程程 内内 容容概概 述述 242022-6-1n 载波同步载波同步 平方环、同相正交环、判决反馈环自动频率控制、开环载波频偏估计法 n 符号

10、同步方法 早迟门锁相环法 、数字插值法n 扩频码同步 全数字非相干延迟扩频码跟踪环概概 述述 252022-6-1第第1 1章章 锁相环的基本工作原理锁相环的基本工作原理主要内容1.1 基本概念与锁相环的组成1.2 环路工作原理与相位模型1.3 环路动态方程1.4 环路的工作过程1.5 环路的基本部件262022-6-1锁相环（锁相环（PLLPLL） 完成两个信号相位同步的自动控制系统完成两个信号相位同步的自动控制系统Phase-Locked LoopPhase-Locked Loop1.1基本概念与锁相环的组成272022-6-1相位同步相位同步锁相环是实现相位同步的自动控制系统两个信号的频

11、率相等相位差为0或为一小常数称这两个信号相位同步锁相环如何实现相位同步？1.1基本概念与锁相环的组成282022-6-1设 输入信号接收端本振信号 ( )sinsiniiiiiu tUtUt)(sinsin)(00000tUtUtu1.1基本概念与锁相环的组成基本概念与锁相环的组成当当 0i 0tt称输入信号与本振信号相位完全一致或基本一致时p什么是相位同步？292022-6-1p 锁相环的组成部件 n 鉴相器 (PD) Phase detectorn 环路滤波器 (LF) Loop filtern 压控制振荡器 (VCO) Voltage-controlled oscillator1.1基本