数字调制解调电路

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1、第7章数字调制解调电路7.1概述7.2二进制振幅键控(ASK)调制与解调7.21ASK调制7.22ASK解调7.3二进制频移键控(FSK)调制与解调7.3.1FSK信号的产生7.3.2FSK信号的解调7.4二进制相位键控(PSK)调制与解调7.4.1绝对调相相对调相7.5多进制数字调制系统7.5.1多进制数字振幅调制(MASK)系统7.5.2多进制数字频率调制(MFSK)系统7.5.3多进制数字相位调制(MPSK)系统7.6正交振幅调制7.6.1信号的产生与解调7.6.28QAM7.6.316QAM7.7其他形式的数字调制7.7.1时频调制(TFSK)7.7.2时频

2、相调制(TFPSK)数据通信是计算机技术和通信技术相结合的产物，是计算机与计算机之间的通信，或终端与计算机之间的通信。数字调制与解调电路是数据通信系统必不可少的重要部件。本章主要介绍幅度调制（ASK）、频率调制（FSK）、相位调制（PSK）、调制与解调电路。内容提要数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，它同样可以去控制正弦振荡的振幅、频率或相位的变化。但由于数字信号的特点——时间和取值的离散性，使受控参数离散化而出现“开关控制”，称为“键控法”。数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即ASK（Ampl-itude-ShiftKeying），对载波频率调制称为

3、频移键控，即FSK（Frequency-ShiftKeying），对载波相位调制称为相移键控（即相位键控）PSK（Phase-ShiftKeying）。7.1概述数字信号可以是二进制的，也可以是多进制的。若数字信号u(t)是二进制，则ASK、FSK、PSK实现原理框图及键控信号的输出波形可由图7.1表示。为了进一步提高系统的频带利用率，对于高速数字调制，常采用多幅调制MASK多相调制MPSK等。图7.1二进制数字调制的波形和方框图7.2.1ASK调制ASK有两种实现方法：乘法器实现法和键控法。1.乘法器实现法乘法器实现法的调制方框图如图7.2所示。图7.2(a)为A

4、SK调制器框图，它的输入是随机信息序列，以｛Ak｝所示。经过基带信号形成器，产生波形序列，设形成器的基本波形为g(t)，则波形序列为7.2二进制振幅键控(ASK)调制与解调7.2.1图7.2乘法实现器式中，TB为码元宽度；Ak是第k个输入随机信息。乘法器后的带通滤波器用来滤除高频谐波和低频干扰。带通滤波器的输出就是振幅键控信号，用uASK(t)表示。乘法器常采用环形调制器，如图7.3所示。四只二极管VD1、VD2、VD3、VD4首尾相联构成环形，故得名环形调制器。用于ASK调制的环形调制器，载波应加在1、2端，在5、6端接基带信号，并且基带信号要始终大于或等于零，即

5、5端的电压必须始终高于或等于6端的电压。由于5端的电压始终高于或等于6端的电压，因此二极管VD2、VD4始终截止，在实际电路中VD2、VD4可省去，但环形调制器的四只二极管往往做成组件，因此VD2、VD4仍画在图7.3中。它们的存在对ASK调制没有影响。ASK调制产生的波形如图7.2(b)所示。图7.3环形调制器2.键控法键控法是产生ASK信号的另一种方法。二元制ASK又称为通断控制（OOK）。最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。图7.4所示为该方法的原理框图。为适应自动发送高速数据的要求，键控法中的电键可以利用各种形式的受基带信号控制的电子开

6、关来实现，代替电键产生ASK信号，图7.5所示就是以数字电路实现键控产生ASK信号的实例。该电路是用基带信号控制与非门的开闭，实现ASK调制。图7.4键控法产生ASK信号原理图图7.5数字电路实现ASK调制7.2.2ASK解调振幅键控信号解调有两种方法，即同步解调法和包络解调法。图7.6ASK同步解调方框图1.同步解调同步解调也称相干解调，其方框原理如图7.6所示。图中uASK(t)信号经过带通滤波器抑制来自信道的干扰，相乘器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。解调的相干载波用2cos2πfct，幅度系数2是为了消除推导结果

7、中的系数，对原理没有影响，下面对它的工作原理及解调性能进行分析。⑴发“1”码时的情况发“1”码时，输入的ASK信号为Acos2πfct，它能顺利地通过带通滤波器。n(t)为零均值的高斯白噪声，经过带通滤波器后变为窄带高斯噪声，用ni(t)表示为因此发“1”码时，带通滤波器输出信号为7.2.27.2.3经乘法器后输出为7.2.4经过低通滤波器后，后两项滤除。设输出信号为x(t)，则（x(t)也就是取样判决器的输入信号）7.2.5⑵发“0”时的情况发“0”码时，ASK信号输入为0，噪声仍然存在，此时取样判决器的输入信号x(t)为：x(t)=nc(t)7.2.6x(t