同步原理
同步原理(载波同步与位同步)
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
实际中，伴随信号一起进入接收机的还有加性高斯白噪声，为了改善平方变换法的性能，使恢复的相干载波更为纯净，常用锁相环代替窄带滤波器。如下图： 平方环法提取载波框图 锁相环具有良好的跟踪，窄带滤波和记忆功能。
等价于：中心频率可调的窄带滤波器
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步：是指在相干解调时，接收端需要提供一个与接收信号中的调制载波同频同相的相干载波。 载波同步是实现相干解调的先决条件。 提取相干载波的方法：直接法（自同步法）
插入导频法
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
直接法：有些信号（DSB-SC,PSK），虽然本身不含有载波分量，但经过某种非线性变化后，将具有载波的谐波分量，因此可以从中提取。下面介绍几种常用的方法：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
一：在抑制载波的双边带信号中插入导频法 导频的插入方法： 在抑制载波双边带信号的已调信号的载频出插入一个与该信号频谱正交的载波信号。 插入导频系统的发端框图： 输出信号为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
1
插入导频系统的接收端框图：
平方变换法和平方环法 设调制信号 ，则抑制载波的双边带信号为： 平方变换法提取载波框图： 窄带滤波器输出为：
载波同步的基本原理，实现方法和性能指标
二分频器输出，可得载波信号： 注意：载波提取的方框图中用了一个二分频电路，由于分频起点的不确定性，使输出的载波相对于接收信号的相位有180度的相位模糊。 相位模糊对模拟通信关系不大（人耳听不出相位变化） 对数字通信影响很大，有可能使2PSK相干解调后出 现“反向工作”的问题。 解决办法：对调制器输入的信息序列进行差分编码。（2DPSK）
同步电机的工作原理
同步电机的工作原理同步电机是一种特殊的交流电机，其工作原理是通过电磁感应产生转矩，实现电能转换为机械能。
同步电机的工作原理可以分为磁场原理和电流原理两种。
1. 磁场原理同步电机的转子上有一组永磁体，产生一个恒定的磁场。
同时，定子上的绕组通过交流电源供电，产生一个旋转磁场。
当定子的旋转磁场与转子的恒定磁场相互作用时，会产生转矩，使得转子随着旋转磁场的旋转而转动。
2. 电流原理同步电机的转子上没有永磁体，而是通过定子上的绕组通电产生磁场。
当定子绕组通电时，会产生一个旋转磁场。
同时，定子上的绕组通过交流电源供电，产生一个旋转磁场。
当定子的旋转磁场与转子的磁场相互作用时，会产生转矩，使得转子随着旋转磁场的旋转而转动。
无论是磁场原理还是电流原理，同步电机的转速都与电源频率和极对数有关。
转速公式为：n = (60 * f) / p其中，n为转速，f为电源频率，p为极对数。
同步电机的工作原理基于磁场的相互作用，因此需要一个外部的激励源来提供磁场。
这个激励源可以是永磁体或者定子绕组通电。
同步电机具有以下特点：1. 转速稳定：由于同步电机的转速与电源频率和极对数有关，因此在给定的电源频率下，同步电机的转速是稳定的。
2. 高效率：同步电机采用无刷结构，没有电刷摩擦损耗，因此具有较高的效率。
3. 较大的功率密度：同步电机的功率密度较大，体积小，重量轻。
4. 高起动转矩：同步电机的起动转矩较大，适用于需要较大起动转矩的应用。
同步电机广泛应用于工业生产中，例如风力发电机组、水力发电机组、压缩机、泵等。
同步电机的工作原理清楚了解后，可以更好地理解其在各种应用中的工作原理和特点，从而更好地应用和维护同步电机。
同步电机的工作原理
同步电机的工作原理同步电机是一种常见的电动机类型，其工作原理是通过电磁场的相互作用来产生转矩和运动。
下面将详细介绍同步电机的工作原理。
1. 磁场产生同步电机中有两个主要的磁场：定子磁场和转子磁场。
定子磁场是由三相交流电源提供的，通过定子绕组中的三相电流产生。
转子磁场是由磁极上的直流电流产生的，这些磁极分布在转子上。
2. 磁场相互作用当定子磁场和转子磁场相互作用时，会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会使得转子开始旋转。
由于定子磁场是通过三相电流产生的，所以旋转磁场的速度与电源频率和极对数有关。
3. 同步运动同步电机的转子会根据旋转磁场的速度进行同步运动。
当转子与旋转磁场同步运动时，称为同步状态。
在同步状态下，转子的速度与旋转磁场的速度相同，这使得同步电机能够保持稳定的运行速度。
4. 转矩产生同步电机的转矩是由磁场相互作用引起的。
当定子和转子磁场之间存在相对运动时，会产生转矩。
这个转矩使得同步电机能够提供机械功率。
5. 控制方法同步电机的转速可以通过控制定子电流的频率和幅值来实现。
通过调节电源的频率和电压，可以改变旋转磁场的速度，从而改变同步电机的转速。
6. 应用领域同步电机由于其稳定的运行速度和高效率的特点，在许多领域得到广泛应用。
例如，同步电机常用于工业领域的压缩机、泵和风机等设备中。
此外，同步电机还被广泛应用于电力系统中的发电机组。
总结：同步电机的工作原理是通过定子磁场和转子磁场的相互作用来产生转矩和运动。
通过控制定子电流的频率和幅值，可以改变同步电机的转速。
同步电机具有稳定的运行速度和高效率的特点，在工业和电力系统等领域得到广泛应用。
通信原理第10章 同步原理
第10章 同 步 原 理
10.1 同步的概念及分类 10.2 载波同步 10.3 码元同步 10.4 群同步 10.5* 网同步
返回主目录
10.1 同步的概念及分类
主要内容
★ 同步的概念 ★ 同步的分类 ★ 同步的意义
第10章 同 步 原 理
一、同步的概念
所谓同步是指收发双方在时间上步调一致，故又称定时。 同步是数字通信系统以及某些采用相干解调的模拟通信系 统中一个重要的实际问题。由于收、发双方不在一地，要使它 们能步调一致地协调工作，必须要有同步系统来保证。
t4
第二帧
(a )
图中接,收t信2~号t3就带是通插入导频的时间，它一般插解入调 在群同步脉冲
之后。这种插入的结果线只性 门是在每帧的一小段时间内才出现载波
标准，在接收门端控应信 号用控制信号将载波标准取出。
锁相环
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
第10章 同 步 原 理
从理论上讲可以用窄带滤波器直接取出这个载波，但实际
输 入 已 调平 方 律 信 号 部 件
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
二分频载 波 输 出
锁 相 环
图10.2-7 平方环法提取载波
我 们 以 2PSK 信 号 为 例 ， 来 分 析 采 用 平 方 环 的 情 况 。 2PSK
e(t) [ a ng(t nS)T 2]c2 o w cts (10.2 - 4)
(10.2 - 2)
经过低通滤除高频部分后，就可恢复调制信号m(t)。
如果发端加入的导频不是正交载波，而是调制载波，则收端 v(t)中还有一个不需要的直流成分，这个直流成分通过低通滤波 器对数字信号产生影响， 这就是发端正交插入导频的原因。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
同步电机的工作原理
同步电机的工作原理同步电机是一种在工业和家用电器中广泛应用的电动机，它具有高效率、稳定性和精确性的特点。
同步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场的相互作用。
1. 基本原理：同步电机的基本原理是利用电磁感应和磁场相互作用的原理。
当同步电机通电时，电流通过定子线圈，产生一个旋转磁场。
同时，在转子中有一个永磁体或者由直流电源提供的磁场。
定子磁场和转子磁场相互作用，使得转子跟随定子的旋转磁场运动。
2. 磁场的产生：同步电机的磁场可以通过永磁体或者电磁线圈产生。
永磁体通常由稀土磁铁制成，具有较强的磁性，可以产生稳定的磁场。
电磁线圈则通过通电产生磁场，可以实现对磁场的控制。
3. 定子和转子：同步电机由定子和转子两部分组成。
定子是固定的部分，通常由线圈和铁芯构成。
转子是旋转的部分，可以是永磁体或者由电流产生的磁场。
4. 同步速度：同步电机的转子速度与定子的旋转磁场频率成正比。
根据电磁感应的原理，当定子线圈通电时，会产生一个旋转磁场，其频率与电流频率相同。
转子会跟随定子的旋转磁场运动，保持同步速度。
5. 磁场同步：同步电机的转子磁场和定子磁场必须保持同步，才能实现稳定的运转。
当转子磁场和定子磁场不同步时，会出现转子滑差现象，导致电机失去同步，运行不稳定。
6. 控制方法：为了保持同步，同步电机通常需要采用控制方法。
常见的控制方法包括调整定子电流、改变转子磁场、调整供电频率等。
这些控制方法可以实现同步电机的调速和调整转矩。
7. 应用领域：同步电机广泛应用于工业和家用电器中，如风力发电机组、水力发电机组、电动汽车、空调、电冰箱等。
由于同步电机具有高效率和精确性的特点，可以提高设备的性能和能源利用率。
总结：同步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场的相互作用。
通过定子线圈产生的旋转磁场和转子磁场的相互作用，实现了同步电机的运转。
通过控制定子电流、转子磁场和供电频率等方法，可以实现同步电机的调速和调整转矩。
同步电机具有高效率、稳定性和精确性的特点，被广泛应用于各个领域。
同步原理PPT课件(通信原理)
m = 0 只有1个（ ）码组
m = 1 有 码组
类推，可被判为同步码组的组合数为
假同步概率
28
平均建立时间ts
设漏同步和假同步都不发生，在最不利 的情况下，实现群同步最多需要一群的 时间。
设每群的码元数为N，每码元时间为T， 则一群的时间为NT，出现一次漏同步或 假同步大致要多花费NT的时间才能建立 起群同步，故，平均建立时间为 ts = NT（1 + P1 + P2）
m12
≈ 3 m-1
≈ 扣 相位推后1/m周期（除360°/m）
≈ m1 2 4m1
≈ 附 相位提前1/m周期加
b路
c位同步 m
d 超前
e分频器输出 2
f 滞后
g分频器输出
位同步脉冲的相位调整
19
11.4 群同步（帧同步） 给出帧的开头和结尾的标记
起止式同步法
被传输的单位是字符，每个字符可由5~8 位码元组成，每个字符前面加一位起始 位，用“0”代表，在字符后加1.5位停止 位，用“1”代表，不发信号时，一直发 送停止位。
j=1
j = 2，3，…7 R(j)分别为-1, 0, -1, 0, -1, 0
当j为负值时的自相关函数值, 与正值对 称,自相关函数在j = 0 时出现尖锐单峰。
22
R（j） 7
-7 -5 -3 -1 1 3 5 -1
7j
23
“1”存入移存 器
1端→ +1 0端→-1
判决
“0”存入移存 器
1端→ -1 0端→+1
同相正交环法(Costas环)
输入
V3
×
LPF
输出 V1 VCO
90°相移
同步电机的工作原理
同步电机的工作原理同步电机是一种特殊的交流电机，其工作原理基于电磁感应和磁场的相互作用。
它与普通的异步电机相比，具有更高的效率和更稳定的转速控制性能。
同步电机的工作原理可以简单地描述为：当电流通过电机的定子绕组时，产生的磁场与转子上的永磁体或者电磁铁产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使得转子跟随定子的磁场旋转。
具体来说，同步电机的工作原理可以分为以下几个方面：1. 磁场产生：同步电机的定子绕组通过外部电源供电，形成一个旋转磁场。
这个旋转磁场的频率和极数决定了同步电机的转速。
2. 磁场相互作用：同步电机的转子上安装有永磁体或者电磁铁，产生一个固定的磁场。
当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁场相互作用时，会产生一个力矩，使得转子开始旋转。
3. 同步运行：同步电机的转子会以与定子磁场的旋转速度相同的速度旋转，这就是所谓的同步运行。
当转子的转速与定子磁场的旋转速度保持一致时，同步电机处于最佳工作状态。
4. 转速控制：同步电机的转速可以通过调节供电频率或者改变定子绕组的极数来实现。
通过控制供电频率，可以改变定子磁场的旋转速度，从而改变同步电机的转速。
此外，还可以通过改变定子绕组的极数来调整同步电机的转速。
5. 功率因数控制：同步电机的功率因数可以通过调节定子绕组的电流来控制。
通过控制定子绕组的电流，可以改变电机的功率因数，从而实现对电网的功率因数补偿。
总结起来，同步电机的工作原理是通过定子绕组产生旋转磁场，与转子上的永磁体或者电磁铁产生的磁场相互作用，从而产生转矩，驱动转子旋转。
通过调节供电频率和定子绕组的极数，可以实现对同步电机转速和功率因数的控制。
同步电机具有高效率和稳定的转速控制性能，广泛应用于工业生产和能源领域。
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第 8章
信号 输入 放大 限幅 a 微分 整流
同步原理
b 窄带 滤波 c 移 相 脉冲 形成 d 位同步 信号输出 2PSK 包络检波 窄带滤波 脉冲形成 位定时脉冲
(a)
1 1 0 1 0 0 1 0
(a)
a
0 b t
SPSK (t )
0 包络信号 a t
0 c 0
t 0 直流分量 b t 0 c t Tb 0
8.1.4 载波相位误差对解调性能的影响
所提取的载波与接收信号中的载波的相位误差将会对解调信号产生主要影响。相 位误差Dj是两部分误差之和：即稳态误差qv与相位抖动sj之代数和
D j = qv + s j
(8-15)
Dj存在时，不仅使信噪比下降，而且产生原基带信号的正交项，使基带信号产生 畸变，且这种影响随Dj增大而增大。
t
c=a-b
t
d 0
t
(b) 图8-10 微分整流滤波法方框图及各点波形 (a)方框图；(b)各点波形。
(b) 图8-11 包络检波法提取位定时信号 (a)方框图；(b)波形图。
第 8章
2. 锁相法
同步原理
锁相法的基本原理是在接收端利用一个相位比较器，比较接收码元与本地码元定 时(位定时)脉冲的相位，若两者相位不一致，即超前或滞后，就会产生一个误差信 号，通过控制电路去调整定时脉冲的相位，直至获得精确的同步为止。在数字通信 中，常用数字锁相法，该法原理框图如图8-12所示。
第 8章
同步原理
8.4 网同步
8.4.1 准同步方式 8.4.2 主从同步方式 8.4.3 相互同步方式 8.4.4 网同步等级划分及性能指标
本章小结
第 8章
本章要点
• • • • •
同步原理
同步的基本概念 载波同步 位同步 帧同步 网同步
本章难点
• 帧同步的保护
第 8章
同步原理
在数字通信系统中，同步是指收发两端的载波、码元速率及各种定时标志都应步 调一致地进行工作。不仅要求同频，而且对相位也有严格的要求。 数字通信系统中的同步按照作用不同来区分，有载波同步、位同步(码元同步)、 帧同步(群同步)及通信网同步。
8.1 载波同步
8.1.1 直接法
直接提取法适用于接收信号(如DSB信号、PSK信号)本身就含有载波分量或载波 的谐波分量，在接收端对这些信号进行适当的处理后，就可以从中提取出所须的相 干载波。 1. 平方变换法和平方环法 此法适合于抑制载波的双边带信号。图8-1所示是平方变换法提取同步载波成分 的方框图。平方环法的原理框图如图8-2所示。
2T 2
b
s(f)
导频提取的原理如图8-9所 示，图8-9中利用锁相环的跟 踪和窄带的特性来提取信号， 而移相电路目的是为了抵消 提取出的导频信号经窄带滤 波器、限幅器和锁相环引起 的相移。
0
fb
(a)
2 fb
f
0
fb/2
(b)
fb
3fb/2
f
图8-8 导频插入频谱
接收信号 解调 数字基带信号 相减 数字信号
发端 1 0 1 (b) 1 0 1
× 信道 收端
0 0 1 1 1 1 ×
1 0 1 1 0 1
图8-7 判决时刻的选取 (a)判决时刻选取不合适；(b)判决时刻选取适当
第 8章
同步原理
8.2.1 外同步法
1. 插入位定时导频法
图8-8为导频插入频谱，其中图8-8(a)表示双极性不归零的基带信号插入导频的位 置是fb=1/T(T为码元周期)；图8-8(b)表示经波形相关编码之后，基带信号中插入导 频的位置为 1 = 1 f 。 s(f)
第 8章
同步原理
8.2 位同步
位同步又称码元同步，它是数字通信系统中非常重要的一个同步技术。
要真正恢复数字信号必须进行整形判决，这就要求本地码元定时与发送端定时脉 冲的重复频率相等，而且判决时刻必须在最佳点以保证对输入信号的最佳取样进行 判决。如图8-7所示
发端 1 0 1 (a) 1 0 1 信道 收端
窄带滤波
限幅
锁相环
移相
位同步信号
图8-9 插入导频的提取
第 8章
同步原理
2. 双重调制导频插入法 在频移键控、相移键控的数字通信系统中，已调信号都是包络不变的等幅波，在发 送端用位同步信号对已调信号再进行附加调幅，进行双重调制。在接收端进行包络 检波，就可以取出位同步信号。
8.2.2 自同步法
自同步法也称为直接提取位同步法，这一类方法是发送端不用专门发送位同步导 频信号，而接收端直接从接收到的数字信号中提取位同步信号。 1. 滤波法 滤波法有两种，图 8-10 就是利用微分整流滤波法提取位定时信号的方框图及各点 波形，图8-11为包络检波法提取位定时信号的方框图及各点波形。
接收信号
带通
解调
压控信号
线性门
鉴相器
环路滤波器
压控振荡器
锁相环
图8-6 用锁相环提理
8.1.3 载波同步系统的性能
载波同步系统的主要性能指标是效率及精度。 所谓高效率就是指在能够获得载波的情况下，尽量减少发送载波的功率。载波同 步系统的精度越高，传输系统误码率就越小，这是影响传输系统误码率的主要因素。 除了以上指标，还有同步建立时间(越短越好)、同步保持时间(越长越好)、相位 抖动(越小越好)。
v5
信号输出
同相正交环又叫科斯塔斯 (Costas) 环，其电路原理如图 8-3所示。
s(t)cos(ω 0t+θ i)
环路滤波器
v7
v6
图8-3 同相正交环法原理示意图
第 8章
同步原理
s(f)
8.1.2 插入导频法
1. 频域插入导频法 频域插入导频法是在已调信号的频谱中再加入一个低功 率的线谱，该线谱对应的正弦波即称为导频信号。 DSB 信号的频谱如图 8-4 所示，发送端插入导频和接收 端提取导频的原理如图8-5所示
0
f0 导频
f
图8-4 DSB信号的导频插入
带通
相加 带通 低通
振荡器
900移相 f0 窄带滤 波器
-900移相
（ a） 图8-5 导频插入和提取方框图 (a)导频插入；(b)导频提取。
（ b）
第 8章
同步原理
2. 时域插入导频法 时域插入导频的方法是将导频按一定的时间顺序在指定的时间间隔内发送，即每 一帧除传送数字信息外，都在规定的时隙内插入载波导频信号、位同步信号、帧同 步信号。时域插入导频法常用锁相环来提取相干载波，如图8-6所示 。
第 8章
输入信号s(t) 平方器 e(t)
同步原理
锁相环 输入信号 s(t) 2f0窄带滤波器 平方器 鉴相器 环路滤波器 压控振荡器 二分频器 本地相干载波
二分频器
图8-1 平方变换法提取同步载波
图8-2 平方环法提取同步载波
2. 同相正交环法
v3 低通 v1 压控振荡器 90o相移 v2 v4 低通