百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
数字载波时钟提取与提纯
毕业设计（论文）开题报告
1．本课题的目的及研究意义 利用直接法的方法和原理从接收信号中提取同步载波，从信码中提取位同步时钟。用平方环电路从2DPSK信号里提取载波，对电路工作进行分析。解析载波和位时钟的提纯方法和电路原理。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。本设计题目旨在通过直接法载波提取电路的设计与实现载波提取的原理、方法和实现途径.利用环路的载波跟踪特性来提取相干解调所需的本地载波，用来实现从2DPSK信号中提取相干载波，并进行相应的硬件实验。 2．本课题的国内外的研究现状 载波的提取与提纯是通信领域的研究热点。由于数字技术的迅速发展，传统的模式同步技术几乎已经淘汰。目前开环算法是研究的主要方向。早在80年代初，L.E.Franks 对数字信号的载波相位估计作了详细的探讨并提出了一种基于最大似然参数估计（ML）的符号时误差估计算法。1983年，A.J.Frank和A.M.Viterbi提出了一种典型的数字载波相位估计算法，这种算法直接从带有载波相位误差或频率误差的BPSK/QPSK中频率信号中提取载波相位。这两篇文章标志着全数字解调研究的真正开始，此后全数字通信逐渐成为通信领域的研究热点。 现有载波相位估计算法：众所周知最早的有1956年科斯塔斯发明的同相正交环。1964年Proakis等人以及Natali和Walbesser描述了一种判决引导相位估计法和非判决引导估计算法。关于锁相环综合性的论述，首先出现在Viterbi(1966年)和Gardner（1979年）的著作中。锁相环（PLL）有模拟和数字两种实现方法，Lindsey和Simon的论文专门分析了数字PLL。此外，Franks1980年撰写的论文描述了载波相位的方法，其中包括基于最大似然估计准则的方法，以及数据辅助估计（DA）和非数据辅助估计1
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
（DA），也叫开环估计或盲估计。在较低信噪比的情况下Monenclaey和Jobhe提出了N阶功率估计法，还有高阶统计量算法等。 对于载波频偏估计，在许多情况下，完全遵从最大似然准则的频率估计量，可以看作对输入序列做FFT变换，其运算复杂度是硬件实现难以接受的。实用的最大似然频率估计算法大多是最大似然意义下的最佳估计器，如Luise M 提出的简称为L&R算法，M.P.Fitz 提出的简称为Fitz算法和Lovell.B.C提出的简称为L&W算法，这些算法均能在一定的信噪比下接近克拉美—罗界（CRLB），但难以同时兼顾频差估值精度和频偏的估值范围。Mengali和Morelli提出了一种新的算法，简称为M&M算法，较好的解决了这一矛盾，即使得频率估值范围扩大，又使得估计精度提高。 3、本课题的研究内容 观察2DPSK信号经过平方率器件后的波形特点以及滤波后的波形，分析平方变换法产生相位模糊的原因，以及平方环在捕获、锁定、失锁状态下的基本特性。 观察用锁相环提纯后的载波和位同步时钟，与锁相前的波形进行比较。从发送端发送过来的已调信号经过相乘器与相干载波相乘后，得到一个非归零的随机码元序列。由于受到载漏和白噪声的干扰，这个码元序列并不是一个很规整的码元序列，因此要经过一个低通滤波器将干扰去掉。由于频带受限的码元序列里还是没有含有位时钟分量，这里就需要将这个码元序列做一个非线性变换，也就是将频带受限的码元经过一个全波整流变换。经过变化后的码元序列就已经有位时钟成份了。然后再通过一个中心频率为位时钟频率的带通滤波器，将位时钟的频率成份提取出来。由于传输的码元信号为随机的二进制码，在连零数目较多的时候，时钟成份的能量非常少，这对于位时钟信号的提取非常不利，连零数目多时带通滤波器的输出是一个非等幅的正弦信号。为了让电路在时钟能量较少的情况下还能准确的提取时钟分量，有必要将滤波输出的时钟分量进行限幅放大并整形。最后，为了让系统能得到一个稳定度较高的位时钟，还需要用锁相环电路来对时钟信号进行提纯。 观察码元经过整流以后的波形特点。相干载波与接收信号的载波同频率同相位。进行误差分析，对直接法性能指标分析。 2 百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
4、本课题的实行方案、进度及预期效果 （1）实行方案：需要几种载波同步各方法研究分析，选择合适方法，完成本设计，平方率器件研究分析，对锁相环技术研究。 （2）实行进度 12月中旬～12月31日 与老师交流，确定课题，查阅相关资料，对课题的总体设计概况有一定的认识，完成毕业设计开题报告；同时查找相关专业外语参考文献，并做好翻译工作。 2012年2月～3月 根据课题要求，确定设计方案，完成各模块软硬件的设计。 4月1日～4月30日 完成电路板的制作与调试。 5月1日～5月10日 完成毕业设计论文，并做好答辩准备。 5月11日～6月1日 毕业设计成果验收、答辩。 （3）预期效果： 经过设计、制作及调试，载波时钟提取与提纯预期能实现以下效果：接收设备中产生一个和接收信号的同频同相载波，即相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。 5、已查阅参考文献 3
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
[1] 张厥盛等编著.通信工程中的锁相环路. [M]西安：西安电子科技大学出版社，1980. [2] 樊昌信、宫锦文、刘忠成编著.通信原理及系统实验. [M]北京:电子工业出版社,2007. [3] 曾兴雯、刘乃安等编著.高频电路原理与分析. [M] 西安:西安电子科技大学出版社，2000. [4] 张辉、曹丽娜编著.现代通信原理与技术. [M] 西安:西安电子科技大学出版社，2002. [5] 高吉祥主编.高频电子线路. [M]北京:电子工业出版社，2004. [6] 万心平、张厥盛等编著.通信工程中的锁相环路. [M]西安：西安电子科技大学出版社，1980. [8]田克纯、秦远年等编著.通信原理实验教程.[M]桂林:桂林电子科技大学通信实验中心，2009. 指导教师意见 指导教师： 年 月 日 开题小组意见 开题小组负责人签字： 年 月 日 4
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
院（系）审核意见 院（系）领导（公章） 年 月 日
任务书
一、毕业设计（论文）的内容
利用直接法的方法和原理从接收信号中提取同步载波，从信码中提取位同步时钟。用平方环电路从2DPSK信号里提取载波，对电路工作进行分析。解析载波和位时钟的提纯方法和电路原理。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。本设计题目旨在通过直接法载波提取电路的设计与实现载波提取的原理、方法和实现途径.利用环路的载波跟踪特性来提取相干解调所需的本地载波，用来实现从2DPSK信号中提
5
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
取相干载波，并进行相应的硬件实验。
观察2DPSK信号经过平方率器件后的波形特点以及滤波后的波形，分析平方变换法产生相位模糊的原因，以及平方环在捕获、锁定、失锁状态下的基本特性。观察用锁相环提纯后的载波和位同步时钟，与锁相前的波形进行比较。观察码元经过整流以后的波形特点。相干载波与接收信号的载波同频率同相位。进行误差分析，对直接法性能指标分析。
二、毕业设计（论文）的要求与数据
要求：1.设计、制作及调试，载波时钟提取与提纯仪器能实现以下效果：接收设备中产生一个和接收信号的同频同相载波，即相干载波必须与接收信号的载波严格地同频同相。
2.2DPSK信号经过平方率器件后的波形特点以及滤波后的波形，用锁相环提纯后的载波和位同步时钟，与锁相前的波形，码元经过整流以后的波形等，以上波形能在示波器上清晰显示，并对以上波形性能指标分析。
数据： 256KHz时钟，载波1024KHz，基带信号速率 256Kbit/s， 电
压峰峰值2V。
三、毕业设计（论文）应完成的工作
1、论文（不少于2万汉字，附中英文摘要，其中英文摘要300-500单词）
2、实现硬件电路并现场演示。
3、译文（不少于4万英文字符的原文和译文）
四、参考文献≥5（包括一英文资料）（书籍[M] 杂志[J] ）
[1] 张厥盛等编著.通信工程中的锁相环路. [M]西安：西安电子科技大学出版社，1980.
[2] 樊昌信，宫锦文，刘忠成编著.通信原理及系统实验. [M]北京:电子工业出版社,2007.
6
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
[3] 曾兴雯，刘乃安等编著.高频电路原理与分析. [M] 西安:西安电子科技大学出版社，2000.
[4] 张辉，曹丽娜编著.现代通信原理与技术. [M] 西安:西安电子科技大学出版社，2002.
[5] 高吉祥主编.高频电子线路. [M]北京:电子工业出版社，2004.
[6] 万心平，张厥盛等编著.通信工程中的锁相环路. [M]西安：西安电子科技大学出版社，1980.
[7]田克纯，覃远年等编著.通信原理实验教程.[M]桂林:桂林电子科技大学通信实验中心，2009.
[8]Control Systems Theory with Engineering Applications[J]. Boston. Basel. berlin，2001
五、加工设备 上机
1、计算机 一台
2、实验箱 一套 3、示波器 一台
任务下达时间：
2012年 2月 21日
毕业设计开始与完成时间：
2012年 2月 21日至 2012年 6月 12日
组织实施单位：
教研室主任意见：
7
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
签字 年 月 日
学院领导小组意见：
签字
8
年 月日
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
毕业设计（论文）进度计划表
序号 起止日期 计划完成内容 翻译英文资料，实际完成内容 检查日期 检查人签名 2月23日～41 月5日 资料 4月6日～42 月16日 4月17日～43 月27日 完成毕业论文， 4月28日～54 月14日 答辩 5 参加毕业设计 调试系统 设计硬件电路 收集相关课题 6 指导教师批准日期 2012年 2月 21日 签名：
9
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
毕业设计（论文）中期检查表（指导教师）
指导教师姓名： 学生学号 题目名称 0800220131 填表日期：2012年 4月18 日
学生姓名 数字通信载波提取与提纯的研究与设计 已完成内容 （请根据任务书进度计划认真检查） 1.翻译英文资料，收集相关课题资料。 2.设计硬件电路,完成制作电路板。 3.调试系统，达到设计要求。 4.完成毕业论文初稿。 检查日期： 完□全部完成 成□按进度完成 情况 □滞后进度安排 存在困难 1.查阅资料时，有不懂的地方，特别是英文翻译，出现翻译语句不通畅，过于汉化。 2.电路板设计时有疏漏，电路板制作出现短路，漏接，脱焊等情况。 3.系统调试时，波形在示波器上显示不清晰，有时甚至不出波形，在提纯模块锁相环电路中的波形十分不稳定。 1.询问毕业导师，查阅英文字典，找专业英语老师对翻译语句修改。 解2.查阅相关资料，在导师帮助下对电路的重新设计，对疏漏地方进行调整，利用跳线，补焊，对决部分零件更换。 办3.翻阅通信原理实验的资料，在导师指导帮助下，对部分电阻电容等器件调整，仔细检查各个模法 块电路，对提纯模块锁相环电路鉴相器重新修改。 预期成绩 □优 秀 □良 好 □中 等 □及 格 □不及格 建 议 教师签名： 教务处实践教学科制表
说明：1、本表由检查毕业设计的指导教师如实填写；2、此表要放入毕业设计（论文）档案袋中； 10
百度文库 - 让每个人平等地提升自我！
3、各院(系)分类汇总后报教务处实践教学科备案。
11
毕业论文开题报告任务书中期检查表(载波提取提纯)
