数字信号的频带传输

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1、4．1数字调制与解调4．2频分多路复用4．3扩频技术第4章数字信号的频带传输本章安排4次理论课，2次实验和1次习题课9/15/20211常州信息职业技术学院电子系张立中第4章数字信号的频带传输前面我们已经学习了数字信号的基带传输，知道数字基带信号具有丰富的低频成分，只适合在低通型信道中传输（比如双绞线），但是在通信系统中实际使用的信道多为带通型，例如各个频段的无线信道、限定频率范围的同轴电缆等。为了使数字信号能在带通信道中传输，必须采用数字调制方式。搬到频谱较高的信道上进行传输。这就是我们今天要学习的数字信号的频带传输。9/15/20212常州信

2、息职业技术学院电子系张立中那么为什么一定要在带通型信道中传输数字信号呢？主要原因是带通型信道比低通型信道带宽大得多，可以采用频分复用技术传输多路信号；另外，若要利用无线电信道，必须把低频信号“变”成高频信号。第4章数字信号的频带传输9/15/20213常州信息职业技术学院电子系张立中4.1数字调制与解调和模拟调制相似，数字调制所用的载波一般也是连续的正弦型信号，但调制信号则为数字基带信号。理论上讲，载波形式可以是任意的（比如三角波、方波等），只要适合在带通信道中传输即可。之所以在实际通信中多选用正弦型信号，是因为它具有形式简单、便于产生和接收等特

3、点。与模拟调制中的幅度调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三种基本方式：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。4.1数字调制与解调9/15/20214常州信息职业技术学院电子系张立中根据已调信号的频谱结构特点的不同，数字调制也可分为线性调制和非线性调制。在线性调制中，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只不过是频率位置搬移了；在非线性调制中，已调制信号的频谱结构与基带信号的频谱结构不同，不是简单的频谱搬移，而是有其他新的频率成分出现。振幅键控属于线性调制，而移频键控和移相键控属于非线性调制。这些特点与模拟调

4、制是相同的。4.1数字调制与解调9/15/20215常州信息职业技术学院电子系张立中所谓“键控”是指一种如同“开关”控制的调制方式。比如对于二进制数字信号，由于调制信号只有两个状态，调制后的载波参量也只能具有两个取值，其调制过程就像用调制信号去控制一个开关，从两个具有不同参量的载波中选择相应的载波输出，从而形成已调信号。“键控”就是这种数字调制方式的形象描述。4.1数字调制与解调9/15/20216常州信息职业技术学院电子系张立中4.4.1.1二进制振幅键控（2ASK）1、信号波形图4-3所示是一个ASK信号波形的例子。正弦载波受到信码控制。当信

5、码为1时，ASK的波形是若干个周期的高频等幅波（图中为1个周期）；当信码为0时，ASK信号的波形是零电平。图4-3ASK信号波形4.1.1二进制振幅键控（2ASK）9/15/20217常州信息职业技术学院电子系张立中4.4.1.1二进制振幅键控（2ASK）高频等幅波的3个周期的ASK的波形9/15/20218常州信息职业技术学院电子系张立中2、2ASK调制与解调（1）产生二进制振幅键控信号的产生方法(调制方法)有两种，如图4-4所示。其中，图（a）采用模拟调制方式的ASK调制方法。相乘器将数字基带信号（单极性NRZ码）和高频载波相乘，得到ASK信

6、号；图（b）采用数字键控方法，由数字基带信号去控制一个开关电路。当出现1码时开关S闭合，有高频载波输出；出现0码时开关S断开，无高频载波输出。4.1.1二进制振幅键控（2ASK）(a)(b)图4-4ASK波形产生器框图9/15/20219常州信息职业技术学院电子系张立中（2）解调和模拟常规调幅信号的解调一样，2ASK信号也有包络检波和相干解调两种方式，两种解调器的方框图如下页图所示。由于被传输的是数字信号1和0，因此，在每个码元持续期间要用抽样判决电路对低通滤波器的输出作一次判决以确定信号取值。相干解调需要在接收端产生一个本地的相干载波，由于设备

7、复杂，因此相干解调在2ASK系统中很少使用。对于含有载波分量的ASK信号，可以采用包络检波法解调。对于抑制载波的双边带（DSB）信号和单边带（SSB）则只能采用相干解调，需要载波同步信号。4.1.1二进制振幅键控（2ASK）9/15/202110常州信息职业技术学院电子系张立中图4-52ASK解调器4.1.1二进制振幅键控（2ASK）9/15/202111常州信息职业技术学院电子系张立中3、2ASK信号的频谱ASK信号实际上是信码的单极性NRZ波形与高频载波的相乘。我们知道二进制NRZ波形的频谱如书上P58图4-6（a）所示，乘法器可以使信号的频

8、谱搬移到载波的两边，因此可得到ASK信号的频谱如图4-6(b)所示，从中可以得到一个重要的结论：ASK信号的频带宽度是基带信号的2倍。由