[科普中国]-多路载波传输

多路载波传输的概念

多路载波传输（multichannel carrier transmission）是指通过单边带或双边带传输与频分复用的结合，为若干个独立信号提供在一条公共通道上进行载波传输的方式。

在利用相干解调的传输系统中，在接收机内需要有与已收到的发送信号同频同相的载波。相干解调在线性调制系统中应用最为广泛，载波相位的误差对于解调质量很重要。

所以如何从接收信号中得到相干载波是数据传输技术中的一个重要问题，通常把这个技术问题称为载波提取；有时也称为载波恢复，但它的概念比前者狭窄一些。

为了在接收端能够提取出相干载波，常在发送端的调制过程中将载波抑制以后，又送出比已调信号电平低若干分贝的载波，或送出与载波频率及相位有关的所谓导频信号，而接收端将这个或这些导频处理以后，便能得到相干载波。有时把这样送出的载波或导频称为载波信息。但是，在双边带或残余边带的已调信号中存在所谓“载波信息”，或者说，从这些信号中可以恢复载波，无须在发送端送出载波或导频（这种方法的应用是有限制的）。

在利用发送载波或导频来提取相干载波的技术中都需要窄带带通滤波器。如所熟知，窄带滤波器在通带中的相移频率特性是陡峭的（即斜率大），载波或导频相对于滤波器中心频率的漂移将带来很大的相位误差，降低解调质量。这种漂移可能来源于发送频率的不稳定，也可能来源于滤波器特性的不稳定（受环境影响）。如果用加宽通过带的方法来减小滤波器相移的斜率，使漂移的危害较小，这又将使滤波器输出端在被提取的频率附近的已调信号和噪声均较大，结果对被提取的信号干扰加大，影响相干载波的“干净”程度。因此，最好采用一种通带很窄、其中心频率能跟随输入频率作相应变化的滤波器。相位锁定环，简称锁相环，就是这样一个部件。1

多路载波传输的工作原理锁相环的工作就象一个窄带滤波器，但在通带内具有很小的相位斜率，并且在任何频率都可以用RC元件来实现。与通常滤波器比较，它可以做得体积小些，重量轻些，同时还便于集成化。锁相环是一个反馈系统。它的理论和应用较多，我们的讨论将限于与数据传输有关的和最基本的部分，我们将主要限在二阶环，因为在这种环路中可以独立地选择三个电路参数，在提取相干载波或其他导频的系统中这就已经足够应用了。

锁相环（PLL）的基本部件是电压控制振荡器（VCO），鉴相器或相位检测器（PD）和环路滤波器（F）。这个系统是这样工作的：在鉴相器中，输入信号和VCO输出的两个相位被比较，其输出经环路滤波器F滤除高频分量后被送到VCO，用以控制VCO的振荡频率，使这一本地振荡器的相位与输入信号的相位差减小。当然，这只有当VCO输出的平均频率与输入信号的平均频率正好相等，即环路被锁定时，才有可能。

发送端向接收端传送载波信息的方法大致可分为两类。第一类是发送端不专门传送载波或有关载波的信息，而在接收端直接从收到的已调信号中提取载波，叫直接提取法。第二类是在发送端发送数据信息的同时，也送出载波或与它有关的导频信号，叫插入导频法。在插入导频法中所发送的载波或导频信号所占的平均功率通常都低于有用信号功率，可以根据接收端载波提取的要求而控制它的大小，并且由于发送信号电平是恒定的，所以，可用来作为自动控制增益电路的参考信号。

第二类（插入导频法）还可分为两种：一种是在频域内插入，即在发送信息的频谱中或频带外，插入有关的导频；另一种则是时域上插入载频信息的方法。2