利用锁相环实现载波同步

利用锁相环实现载波同步

一：实验目的：利用matlab 验证锁相环实现载波同步的原理和方法。

二：实验要求：设输入已调信号为FM 信号，该调频信号由100Hz 的消息正选拨调制1kHz 的载频而成。试用锁相环从已调信号中提取载波信号，实现载波同步。

三：实验原理：

FM 调制原理：FM 是由基带信号来调制载波信号的角频率，使其随基带信号线性变化； 锁相环提取载波原理：

四：实验源码：

clear all; close all;

f=1000;%Carrier

fs=100000;%Sample frequency N=5000;%Number of samples Ts=1/fs;

t=(0:Ts:(N*Ts)-Ts);

%Create the message signal f1=100;%Modelating frequency msg=sin(2*pi*f1*t);

kf=.0628;%Modulation index

%Create the real and imaginary parts of a CW modulated carrier to be tracked. Signal=exp(j*(2*pi*f*t+2*pi*kf*cumsum(msg))); %Modulated carrier

Signal1=exp(j*(2*pi*f*t));%Unmodulated carrier %Initilize PLL Loop phi_hat(1)=30; e(1)=0;

phd_output(1)=0;

vco(1)=0;%Define Loop Filter parameters(Sets damping) kp=0.15;%Proportional constant ki=0.1;%Integrator constant %PLL implementation for n=2:length(Signal)

环路滤波器 LF 入信号 VCO 出U 0(t) 鉴相器 PD 压控振荡器 VCO

vco(n)=conj(exp(j*(2*pi*n*f/fs+phi_hat(n-1))));%

%Compute VCO

phd_output(n)=imag(Signal(n)*vco(n));%Complex multiply VCOxSignal input

e(n)=e(n-1)+(kp+ki)*phd_output(n)-ki*phd_output(n-1);

%Filter integrator

phi_hat(n)=phi_hat(n-1)+e(n);

%Update VCO

end;

%Plot waveforms

startplot=1;

endplot=1000;

figure(1);

subplot(3,2,1);

plot(t(startplot:endplot),msg(startplot:endplot));

title('消息信号（频率100Hz）');

%xlable(‘Time(seconds)’);

ylabel('幅度');

grid;

figure(1);

subplot(3,2,2);

plot(t(startplot:endplot),real(Signal(startplot:endplot)));

title('FM已调信号（用100Hz的消息信号调制1KHz的载波）');%xlable(‘Time(seconds)’);

ylabel('幅度');

grid;

figure(1)

subplot(3,2,3);

plot(t(startplot:endplot),e(startplot:endplot));

title('环路虑波器的输出');

ylabel('幅度');

grid;

subplot(3,2,4);

plot(t(startplot:endplot),real(vco(startplot:endplot)));

title('压控振荡器的输出');

xlabel('Time(seconds)');

ylabel('幅度');

grid;

subplot(3,2,5);

plot(t(startplot:endplot),phd_output(startplot:endplot));

title('鉴相器的输出');

xlabel('Time（seconds）');

ylabel('幅度');

grid;

subplot(3,2,6);

plot(t(startplot:endplot),real(Signal1(startplot:endplot)));

title('载波(频率1kHz)');

xlabel('Time （seconds ）'); ylabel('幅度'); grid;

五：实验结果及分析：

消息信号是一个单音频信号见subplot(3,2,1)，由它来调制载波得已调信号见 subplot(3,2,2)，锁相环从已调信号中提取载波信号， 见subplot(3,2,5)是与载波同频同相的本地载波。

0.005

0.01

-10

1消息信号（频率100Hz ）幅度

00.005

0.01

-10

1

FM 已调信号（用100Hz 的消息信号调制1KHz 的载波）幅度

0.0050.01

-0.5

0.5

环路虑波器的输出

幅度

0.005

0.01

-10

1

压控振荡器的输出

Time(seconds)幅度

0.005

0.01

-1

1

鉴相器的输出

Time （seconds ）

幅度

0.005

0.01

-1

1

载波(频率1kHz)

Time （seconds ）

幅度