2.3.6 数字调制中的载波提取和形成
在数字调制传输系统中，许多类型的解调器都是采用相干解调的方式。这是因为在相当多的情况下，相干解调的接收性能较好。所谓相干解调就是用相关法实现最佳接收的具体应用。其具体实现是:在接收解调时需要产生一个相干载波，以此相干载波与接收信号相乘进行解调。对相干载波的要求是与发送端载波有相同的频率和相同的相位。
要在接收端产生和形成相干载波，需要获得发送载波的频率和相位信息，通常的方法是从接收信号中提取。接收到的已调信号中，有些具有载频分量(线谱)，这样就可以直接获取所需要的频率和相位信息;而有些信号中虽然不存在载频分量，但是通过相应的波形处理，就可以取得所需要的频率和相位信息;另外的一些信号中无法通过以上方式获取频率和相位信息，这时需要通过发送端加入的特殊导频来取得载波信息。从而，接收端获取相干载波的方法主要有两类:直接从已调接收信号中提取(直接法)和利用插入导频提取(插入导频法)。
1.直接法
从接收的已调信号中提取相干载波，首先要考虑的问题是接收的已调信号中是否含有载频分量。如果接收的已调信号中含有载频分量，就可以直接通过窄带滤波器或锁相环提取。
在数据传输中，因为载频分量本身不负载信息，所以多数调制方式中都采用抑制载频分量的方式，即已调信号中不直接含有载频分量，这时无法直接从接收信号中提取载波的频率和相位信息。但是对于某些信号，如2PSK、QAM等，只要对接收信号波形进行适当的非线性处理，就可以使处理后的信号中含有载波的频率和相位信息，然后通过窄带滤波器或锁相环获得相干载波。
例如，2PSK信号可以表示为e(t)=s(t)cosωct，其中s(t)为双极性基带信号，不含有直流分量(假设“1”“0”等概出现)，所以e(t)中不含载频分量。如果对e(t)进行平方处理(或全波整流)，即
式(2-52)所示即为平方处理后的波形，可见不论s(t)是什么波形，s2(t)中必然存在直流分量。因而，它与cos 2ωct相乘就成为载波频率的2倍频项，只要用一只中心频率为2f c的窄带滤波器就能获取载波频率的2倍频的信息，再用一个二分频器就可得到频率为f c的载波频率，如图2-54所示。
图2-54 平方处理提取相干载波
利用这种方法提取的载波，频率能完全跟踪发送载频，而且由于直接处理接收信号，包括由信道引入的频率偏移在内的各种频率变化也能很好地跟踪，这是一种比较简单而又可靠的方法。这种方法的主要缺点是由于二分频电路输出的频率为f c载波频率信号存在0°和180°的相位不定性，用这样的相干载波进行解调就会存在“1”和“0”反相的问题。为了克服这一缺点，在传输中可以采用相对码变换技术，如DPSK方式。
接收信号幅度波动和接收信号瞬时中断，会所造成提取的相干载波的频率和相位不稳定，也会引起相干载波的相位抖动，这时多采用锁相环的方式，如图2-55所示。
图2-55 锁相环方式提取相干载波
图2-55中虚线框内部分为锁相环(PLL)，PLL代替了图2-54中的带通滤波器2。恰当地选择锁相环的增益，可以使静态相位差足够小，并使输出的提取载波相位抖动控制在许可的范围内。锁相环的另一作用是当接收信号瞬时中断时，由于锁相环内的压控振荡器的作用可以维持本地输出的相干载波不中断，以保持系统稳定。
2.插入导频法
在某些情况下可能无法从接收的己调信号中获取所需要的相干载波的频率和相位信息。这时，只能利用发送端加入的特殊导频来取得载波的信息。所谓插入导频，就是在已调信号频谱中额外地加入一个低功率的载频或与其有关的频率的线谱，其对应的正弦波就称为导频信号。在接收端利用窄带滤波器把它提取出来，经过锁相、变频、形成等处理，即可获得接收端的相干载波。