进制相位键控(PSK)调制器与解调器设计

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1、8.11二进制相位键控（PSK）调制器与解调器设计相移键控PSK数字信号对载波相位调制称为相移键控（即相位键控）PSK（Phase－ShiftKeying）。数字相位调制（相位键控）是用数字基带信号控制载波的相位，使载波的相位发生跳变的一种调制方式。二进制相位键控用同一个载波的两种相位来代表数字信号。由于PSK系统抗噪声性能优于ASK和FSK，而且频带利用率较高，所以，在中、高速数字通信中被广泛采用。绝对调相和相对调相数字调相（相位键控）常分为：（1）绝对调相，记为CPSK；（2）相对调相，记为DPSK。对于二进制的绝对调相记为2CPSK，相对调相记为2DPSK。1.绝对调相

2、（CPSK）所谓绝对调相即CPSK，是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式。对二进制CPSK，若用相位π代表“0”码，相位0代表“1”码，即规定数字基带信号为“0”码时，已调信号相对于载波的相位为π；数字基带信号为“1”码时，已调信号相对于载波相位为同相。按此规定，2CPSK信号的数学表示式为式中θ0为载波的初相位。受控载波在0、π两个相位上变化。关于CPSK波形的特点，必须强调的是：CPSK波形相位是相对于载波相位而言的。因此画CPSK波形时，必须先把载波画好，然后根据相位的规定，才能画出它的波形。2.相对调相（DPSK）相对调相（相对移相），即DPSK，也称为差分

3、调相，这种方式用载波相位的相对变化来传送数字信号，即利用前后码之间载波相位的变化表示数字基带信号的。所谓相位变化又有向量差和相位差两种定义方法。向量差是指前一码元的终相位与本码元初相位比较，是否发生相位变化。而相位差是指前后两码元的初相位是否发生了变化。对同一个基带信号，按向量差和相位差画出的DPSK波形是不同的。例如在相位差法中，在绝对码出现“1”码时，DPSK的载波初相位即前后两码元的初相位相对改变π。出现“0”码时，DPSK的载波相位即前后两码元的初相位相对不变。在向量差法中，在绝对码出现“1”码时，DPSK的载波初相位相对前一码元的终相位改变π。出现“0”码时，DPSK

4、的载波初相位相对前一码元的终相位连续不变。在画DPSK波形时，第一个码元波形的相位可任意假设。由以上分析可以看出，绝对移相波形规律比较简单，而相对移相波形规律比较复杂。绝对移相是用已调载波的不同相位来代表基带信号的，在解调时，必须要先恢复载波，然后把载波与CPSK信号进行比较，才能恢复基带信号。由于接收端恢复载波常常要采用二分频电路，它存在相位模糊，即用二分频电路恢复的载波有时与发送载波同相，有时反相，而且还会出现随机跳变，这样就给绝对移相信号的解调带来困难。而相对移相，基带信号是由相邻两码元相位的变化来表示，它与载波相位无直接关系，即使采用同步解调，也不存在相位模糊问题，因此

5、在实际设备中，相对移相得到了广泛运用。CPSK信号的产生DPSK信号应用较多，但由于它的调制规律比较复杂，难以直接产生，目前DPSK信号的产生较多地采用码变换加CPSK调制而获得。CPSK调制有直接调相法和相位选择法两种方法。1.直接调相法直接调相法的电路采用一个环形调制器。在CPSK调制中，当基带信号为正时，输出载波与输入同相，当基带信号为负时，输出载波与输入载波反相，从而实现了CPSK调制。2.相位选择法(相位选择法电路)相位选择法电路如上图所示，设振荡器产生的载波信号为，它加到与门1，同时该振荡信号经倒相器变为，加到与门2，基带信号和它的倒相信号分别作为与门1及与门2的选

6、通信号。基带信号为1码时，与门1选通，输出为；基带信号为“0”码时，与门2选通，输出为，即可得到CPSK信号。DPSK信号的产生1.相对移相信号（DPSK）的产生2.绝对码一相对码变换关系3.产生DPSK信号电路方框图1.相对移相信号（DPSK）的产生相对移相信号（DPSK）是通过码变换加CPSK调制产生，其产生原理如下图所示。这种方法是把原基带信号经过绝对码—相对码变换后，用相对码进行CPSK调制，其输出便是DPSK信号，即相对调相可以用绝对码一相对码变换加上绝对调相来实现。2.绝对码一相对码变换关系若假设绝对调相按“1”码同相，“0”码π相的规律调制；而相对调相按“1”码相

7、位变化（移相π），“0”码相位不变规律调制。按此规定，绝对码记为aK，相对码记为bK，绝对码一相对码变换电路如下图所示，绝对码一相对码之间的关系为根据上述关系，绝对码与相对码（差分码）可以相互转换。图（a）（b）分别为绝对码变为相对码的电路及波形图（a），（b）分别为相对码变为绝对码的电路及波形3.产生DPSK信号电路方框图DPSK信号的产生，先需将绝对码变换为相对码，然后用相对码对载波进行绝对调相，即可得到相对码调相（DPSK）信号。所介绍的绝对调相器均可产生DPSK信号，只需将绝对码变为