2.2.5 数据传输系统中的时钟同步
由前述讨论可知，数据传输系统发送端送出的数据信号是等间隔、逐个传输的，接收端接收数据信号也必须是等间隔、逐个接收的。另外，为了消除码间干扰和获得最大判决信噪比也需在接收信号最大值时刻进行采样。为满足上述两点要求，接收端就需要有一个定时时钟信号，并且对其要求是:定时时钟信号速率与接收信号码元速率完全相同，并使定时时钟信号与接收信号码元保持固定的最佳相位关系。接收端获得或产生符合这一要求的定时时钟信号的过程称为时钟同步，或称为位同步或比特同步。
在数据通信系统中通常是采用时钟提取的方法实现时钟同步，时钟提取的方法有两类:自同步法和外同步法。在基带数据传输中，多数场合是采用自同步法。
自同步法又称内同步法，是直接从接收的基带信号序列中提取定时时钟信号的方法。采用自同步法，首先要了解接收到的数据码流中是否有定时时钟的频率分量，即定时时钟频率的离散分量。如果存在这个分量，就可以利用窄带滤波器把定时时钟频率信号提取出来，再形成定时信号。如果接收信号序列中不含定时时钟频率分量，就不能直接用窄带滤波器提取。在这种情况下，需要对接收信号序列进行非线性处理，获得所需要的定时时钟频率的离散分量后，就可以通过窄带滤波器来提取定时时钟频率信号，最后经脉冲形成获得定时时钟信号。自同步法的原理如图2-19所示。
图2-19 自同步法提取定时信号的原理图
如果接收数据码流中含有定时时钟频率离散分量，图中的非线性处理电路可省略不用。
图2-19所示定时提取和形成电路较简单，但当数据序列中出现较长的连“1”或连“0”时，会影响定时信号的准确性。另外，传输过程中信号序列的瞬时中断会使定时时钟信号丢失，造成失步。因此，在实际应用中多采用锁相环的方法，其原理如图2-20所示。
图2-20 采用锁相环的定时提取原理
加入锁相环电路的作用是当传输信号瞬时中断或幅度衰减时，仍可维持定时时钟信号的输出。另外，锁相环电路还可以平滑或减少定时时钟信号的相位抖动，提高定时信号的精度。