第26讲 载波同步

载波同步的作用载波同步是现代电信网络中重要的一项功能，它起到极为重要的作用。

本文将就载波同步的作用进行详细的介绍：一、载波同步的定义载波同步（Carrier Synchronization）是将一个通信系统中的多个信号源的载波频率和相位同步地结合到一起，以获得一个完整，高效的传输系统。

载波同步是指对多个终端节点之间正常工作的前提，节点之间的时钟和频率差值非常小，甚至可以让时钟和频率的偏差非常小或者完全为零。

二、载波同步的作用1. 促进网络内部节点间的相互同步。

网络内节点间的时间和频率差异会影响网络的性能，严重影响网络数据传输的质量。

载波同步可以有效抑制节点间的时间和频率差异，从而提高网络性能和传输质量。

2. 减少网络系统故障率及抖动，保证网络中终端设备的正常工作。

频率和相位的正确同步可以使相关节点保持高可系统性，从而减少系统的抖动和故障率。

3. 提高网络的传输速率。

正确的载波同步保证了网络节点间的时钟同步，从而提高了网络的传输速率和效率。

三、载波同步的实现1. 基于硬件的实现方式。

通过硬件芯片实现载波同步，通过检测外界输入信号的频率，相位和幅值，来确保这些输入信号的同步，从而实现载波同步。

2. 基于软件的实现方式。

通过软件实现载波同步，通过检测信号的延时，相位和幅值，来确保信号的同步，从而实现载波同步。

四、总结载波同步的作用是把一个通信系统中的多个信号源的载波频率和相位同步地结合到一起，从而获得一个完整，高效的传输系统。

它的主要作用有：促进网络内部节点间的同步；减少网络系统故障率及抖动；提高网络的传输速率，保证网络正常工作。

此外，载波同步也可以基于硬件和软件的不同方式来实现，硬件实现的载波同步比软件实现的同步更稳定，也更加高效。

载波同步提取方法载波同步提取方法是数字通信中非常重要的一部分，它主要用于接收端对于发送端发出的信号进行恢复。

在数字通信中，载波同步提取方法是非常必要的，因为发送端的信号往往会受到频率偏移、相位噪声等各种干扰，使得接收端很难对信号进行准确的解调和恢复。

因此，载波同步提取方法的研究和应用对于数字通信系统的性能至关重要。

载波同步提取方法主要包括信号检测、频率估计和相位同步三个方面。

首先，信号检测是通过接收端对接收到的信号进行初步处理，识别出信号的存在和基本特征。

接着，频率估计是对信号的频率进行估计和补偿，以纠正由于频率偏移而引起的信号失真。

最后，相位同步是对信号的相位进行调整，以使得接收端的信号与发送端的同步，从而实现准确的解调和信号恢复。

在实际的数字通信系统中，载波同步提取方法有多种实现方式，下面将介绍一些常见的方法：1. 相关估计法：这是一种基于相关函数的频率估计方法。

它通过计算接收信号和本地参考信号的相关函数来估计两者之间的相位差和频率偏移，从而实现相位同步和频率校正。

2. Costas环路：这是一种常用的数字调制解调中采用的相位同步方法。

它通过在接收端引入一个Costas环路来实现相位同步，从而可以在有载波情况下对QAM、PSK等调制信号进行解调。

3. PLL环路：PLL（Phase-Locked Loop）是一种广泛应用于载波同步提取的方法。

它通过不断调整本地振荡器的相位和频率，使得其与接收信号的相位和频率保持同步，从而实现信号的准确解调。

除了上述方法，还有很多其他的载波同步提取方法，如最大似然估计法、瞬时频率估计法、均值估计法等。

这些方法各有特点，可以根据具体的通信系统要求和环境来选择合适的方法。

总的来说，载波同步提取方法是数字通信系统中不可或缺的一部分，它对于系统的性能和可靠性有着重要的影响。

因此，在设计和实现数字通信系统时，需要认真考虑载波同步提取方法的选择和优化，以确保系统能够在各种复杂的通信环境下都能够实现稳定、准确的信号恢复和解调。

载波同步原理
载波同步原理是指在通信系统中，为了保证信号的稳定性和可靠性，需要对信号的载波进行同步。

载波同步原理是通信系统中非常重要的一部分，它可以有效地提高通信系统的性能和可靠性。

在通信系统中，信号的传输需要通过载波来进行传输。

载波是一种特殊的信号，它可以携带信息信号进行传输。

在传输过程中，如果载波的频率和相位发生了变化，就会导致信号的失真和误码率的增加。

因此，为了保证信号的稳定性和可靠性，需要对载波进行同步。

载波同步的原理是通过接收端的反馈信号来调整本地载波的频率和相位，使其与发送端的载波保持同步。

具体来说，接收端会将接收到的信号与本地载波进行混频，得到中频信号。

然后，通过解调器将中频信号转换为基带信号，再通过解码器将基带信号转换为原始数据。

在这个过程中，如果接收到的信号与本地载波不同步，就会导致解调器和解码器无法正确地解码信号，从而导致误码率的增加。

为了解决这个问题，接收端会将解码器输出的数据与发送端发送的数据进行比较，如果发现误码率过高，就会通过反馈信号调整本地载波的频率和相位，使其与发送端的载波保持同步。

这样，就可以有效地降低误码率，提高通信系统的性能和可靠性。

载波同步原理是通信系统中非常重要的一部分，它可以有效地提高通信系统的性能和可靠性。

通过对载波进行同步，可以保证信号的
稳定性和可靠性，从而提高通信系统的传输效率和质量。

载波同步1．有辅助导频时的载频提取（1）锁相环的应用为了用相干接收法接收不包含载频分量的信号，在发送信号中加入一个或几个导频信号。

在接收端用锁相环将其从接收信号中滤出，用以辅助产生相干载频。

（2）锁相环的原理框图图13-1 锁相环原理方框图2．无辅助导频时的载波提取采用非线性变换的方法从信号中获取载频。

（1）平方环①原理框图图13-2 平方环原理方框图②原理分析（以2PSK信号模型为例）a．输入信号s(t)（13-1-1）式中：m(t)＝±1。

b．将式（13-1-1）平方，得s2(t)（13-1-2）c．由式（13-1-2）可知，接收信号中包含2倍载频的频率分量，将此2倍频分量用窄带滤波器滤出后再作二分频，即可得出所需载频。

③存在问题a．相位含糊产生原因：二分频器的输出电压有相差180°的两种可能相位，即其输出电压的相位决定于分频器的随机初始状态。

解决方法：发送端采用2DPSK体制。

b．错误锁定产生原因：平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量，致使锁相环锁定在错误的频率上。

解决方法：降低环路滤波器的带宽。

（2）科斯塔斯环（同相正交环法）①原理框图图13-3 科斯塔斯环法原理方框图②原理分析a．接收信号s(t)（式（13-1-1））送入二路相乘器，两相乘器输入的a点和b点的压控振荡电压分别为b．v a和v b分别和接收信号电压相乘，得到c点和d点的电压，经过低通滤波器，再通过相乘器，得g点的窄带滤波器输入电压，在（φ－θ）很小时，代入m(t)＝±1化简v g，得c．电压υg通过环路窄带低通滤波器，控制压控振荡器的振荡频率，这个电压控制压控振荡器的输出电压相位，使（φ－θ）尽可能地小，当φ＝0时，υg＝0。

压控振荡器的输出电压υa就是科斯塔斯环提取出的本地载波。

③特点a．同时兼有提取相干载波和相干解调的功能；b．两路低通滤波器的性能完全相同；c．科斯塔斯环法提取出的载频存在相位含糊性。

目录摘要 (1)一、设计要求 (2)二．设计目的 (2)三．设计原理 (2)3.1二进制移相键控(2PSK)原理 (2)3.2载波同步原理 (3)3.2.1直接法（自同步法） (4)3.2.2插入导频法 (6)四．各模块及总体电路设计 (7)4.1调制模块的设计 (7)4.2调制模块的设计 (10)4.3载波同步系统总电路图 (12)五．仿真结果 (13)六．心得体会 (15)参考文献 (16)摘要载波同步又称载波恢复（carrier restoration），即在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡（local oscillation），供给解调器作相干解调用。

当接收信号中包含离散的载频分量时，在接收端需要从信号中分离出信号载波作为本地相干载波；这样分离出的本地相干载波频率必然与接收信号载波频率相同，但为了使相位也相同，可能需要对分离出的载波相位作适当的调整。

若接收信号中没有离散载波分量，例如在2PSK信号中（“1”和“0”以等概率出现时），则接收端需要用较复杂的方法从信号中提取载波。

因此，在这些接收设备中需要有载波同步电路，以提供相干解调所需要的相干载波；相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。

电路设计特点：载波提取电路采用直接法，即直接从发送信号中提取载波，电路连线简单，易实现，成本低。

关键字：载波同步，EWB仿真，2PSK信号⎥⎢发送概率为1-P-cosω180°,号2PSK当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信( ) = 2( ) 2= 2( )2 + 2( ) 2 ( ) = 2( ) 2 =+ 2 滤波器¶þ·ÖƵ载波输出部件3.2.1 直接法（自同步法）有些信号（如抑制载波的双边带信号等）虽然本身不包含载波分量，但对该信号进行某些非线性变换以后，就可以直接从中提取出载波分量来，这就是直接法提取同步载波的基本原理。

载波同步的工作原理
载波同步是一种在通信系统中用于确保发送和接收设备之间的频率和时钟同步的技术。

它的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 发送端产生载波信号：发送端的载波信号由本地时钟产生，并根据设定的频率进行振荡。

这个载波信号是无用数据的基础，在其上进行数据调制。

2. 数据调制：发送端将要传输的数据与载波信号进行调制，通常使用调频调制或相位调制等技术。

这一步骤将数据信号转换为载波信号的特定变化形式，便于传输。

3. 发送信号传输：调制之后的信号通过传输介质（例如电缆、光纤或遥控信道）发送给接收端。

在传输中可能会失真、干扰或衰减。

4. 接收端信号采样：接收端对接收到的信号进行采样，得到一系列的信号样本。

5. 频率和时钟的估计：接收端使用一种频率和时钟估计算法来估计接收到的载波信号的频率和时钟偏差。

这些偏差可能由于传输中的失真和噪声引起。

6. 频率和时钟校正：根据估计的偏差，接收端对本地振荡器的频率和时钟进行校正。

这个校正过程旨在使接收端的信号与发送端的信号保持在相同的频率和时钟。

7. 数据解调：接收端使用和发送端相同的调制技术对采样的信号进行解调，还原出发送端传输的原始数据。

通过以上步骤，载波同步技术能够确保发送和接收设备之间的频率和时钟保持同步，从而有效地传输数据。

pwm载波同步can -回复PWM（脉宽调制）是一种调节信号的方法，常用于控制电机和其他电子设备。

载波同步（Carrier Synchronization）则是指在PWM信号中引入一个固定频率的载波信号，以确保PWM信号的准确性和可靠性。

CAN（控制器区域网络）是一种常用于实时通信的网络协议。

本文将探讨如何在PWM应用中实现载波同步，并结合CAN协议实现数据传输。

第一部分：PWM基础知识在理解PWM载波同步之前，我们首先需要了解基本的PWM原理和应用。

PWM通过调节信号的脉冲宽度，来达到控制电机或其他设备的目的。

常用的PWM频率一般在几千赫兹到几十兆赫兹之间。

第二部分：PWM载波同步原理PWM载波同步的主要目的是确保PWM信号的准确性和可靠性。

在PWM信号中引入一个固定频率的载波信号，可以使接收方准确地捕获和解调PWM信号。

载波同步可以通过硬件或软件的方式实现。

硬件同步通常使用专用的计时器和时钟模块，利用硬件电路来实现载波同步。

而软件同步则主要通过编程来完成。

第三部分：PWM载波同步的实现要实现PWM载波同步，首先需要确定载波信号的频率和占空比。

频率一般选择在可接受范围内，占空比则根据具体应用需求确定。

接下来，根据选定的频率和占空比，配置PWM信号的控制寄存器。

这些配置信息包括频率、占空比、相位等。

在硬件同步的场景下，需要使用专用的计时器和时钟模块来生成载波信号。

计时器通过设置计数器的初值和重载值，来实现载波信号的周期性生成。

时钟模块则负责提供稳定的时钟信号作为计时器的时钟源。

在软件同步的场景下，需要通过编程来实现载波同步。

可以利用延时函数来确定载波信号的频率和占空比。

编程还需要注意控制指令的执行时间，以确保载波信号的稳定性。

第四部分：结合CAN协议实现数据传输在PWM载波同步的基础上，结合CAN协议可以实现数据的传输。

CAN协议是一种高可靠性的实时通信网络协议，常用于汽车、工业控制等领域。

首先，配置CAN节点的通信参数，包括波特率、节点地址等。

载波同步原理
载波同步原理是指在通信系统中，发送端和接收端之间的载波频率要保持一致，以确保正确地传输信息。

载波频率是参与通信的无线信号的基础频率，通过在信道中传输的正弦波来携带信息。

为了实现载波同步，通常会采用两种主要方法：相位锁定环（PLL）和频率锁定环（FLL）。

相位锁定环是一种反馈系统，其中包含一个相位比较器、低通滤波器和一对VCO（电压控制振荡器）。

发送端的VCO产生的频率会与接收端的VCO进行比较。

相位比较器将比较结果
转换成电压信号，通过低通滤波器平滑输出信号，再根据输出信号调整发送端VCO的频率，使其与接收端VCO保持一致。

这样，发送和接收端的载波频率就可以同步。

频率锁定环是另一种实现载波同步的方法，其主要组成部分包括一个频率比较器、低通滤波器和一个VCO。

接收端的VCO
产生的频率与发送端的载波频率进行比较，比较器将比较结果转换为电压信号，然后通过低通滤波器平滑输出信号，最后调整接收端的VCO频率，使其与发送端的载波频率保持一致。

这种方法依赖于比较接收端和发送端之间的频率差异，然后根据差异调整接收端的VCO频率，从而实现同步。

通过相位锁定环和频率锁定环这两种方法，通信系统能够实现载波同步，保证发送端和接收端之间的载波频率保持一致。

这样可以有效地传输信息，提高通信系统的可靠性和性能。

载波同步实验目的1、掌握用科斯塔斯（Costas）环提取相干载波的原理与实现方法。

2、了解相干载波相位模糊现象的产生原因。

实验内容1、观察科斯塔斯环提取相干载波的过程。

2、观察科斯塔斯环提取的相干载波，并做分析。

实验模块1、通信原理0 号模块一块2、通信原理3 号模块一块3、通信原理7 号模块一块4、示波器一台实验原理1、基本原理同步是通信系统中一个重要的实际问题。

当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波。

这个相干载波的获取方法就称为载波提取，或称为载波同步。

提取载波的方法一般分为两类：一类是在发送有用信号的同时，在适当的频率位置上，插入一个（或多个）称为导频的正弦波，接收端就由导频提取出载波，这类方法称为导频插入法；另一类就是不专门发送导频，而在接收端直接从发送信号中提取载波，这类方法称为直接法。

下面就重点介绍直接法的两种方法。

1）平方变换法和平方环法设调制信号为，中无直流分量，则抑制载波的双边带信号为接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到（17-1）由式（17-1）看出，虽然前面假设了中无直流分量，但中却有直流分量，而表示式的第二项中包含有2ωc频率的分量。

若用一窄带滤波器将2ωc频率分量滤出，再进行二分频，就获得所需的载波。

根据这种分析所得出的平方变换法提取载波的方框图如图17-1所示。

若调制信号＝±1，该抑制载波的双边带信号就成为二相移相信号，这时（17-2）图17-1 平方变换提取载波因而，用图17-1所示的方框图同样可以提取出载波。

由于提取载波的方框图中用了一个二分频电路，故提取出的载波存在180°的相位模糊问题。

对移相信号而言，解决这个问题的常用方法是采用相对移相。

平方交换法提取载波方框图中的窄带滤波器若用锁相环代替，构成如图17-2所示的方框图，就称为平方环法提取载波。

由于锁相环具有良好的跟踪、窄带滤波和记忆性能，平方环法比一般的平方变换法具有更好的性能。