数字信号的调制传输.ppt

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1、第七章数字信号的调制传输前言数字信号在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，和模拟信号传输一样，数字信号传输也有三种方式，即幅度键控（ASK）频移键控（FSK）和相位键控（PSK）2021/8/1727.1二进制数字调制调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态。2021/8/1737.1.1二进制幅度键控（2ASK）在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化。最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0的控制下通或断——通-断键控（OOK）。时域表达式——载波幅度——载波频率——二进制数

2、字信息2021/8/1742ASK典型波形如下调制信号可以是具有一定波形的二进制序列，即2021/8/1752ASKTs——信号间隔g(t)——调制信号的时间波形二进制幅度键控信号的时域表达式功率谱密度2021/8/176由图可见它是基带信号频谱向fc和-fc两边平移。频谱宽度是基带的二倍。2021/8/177调制器可用一个相乘器来实现2021/8/178解调器解调器如同模拟信号双边带时一样，也可以有包络检波和相干解调。对于数字信号解调来说，必须采用抽样判决，这一部分也称为再生，这是数字通信必不可少的。它能消除噪声积累。2021/8/1797.1.2二进制频移键

3、控（2FSK）利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制情况下，1对应于载波频率f1，0对应于载波频率f2。时域表达式如果g(t)为单个矩形脉冲，则2FSK波形如下：2021/8/1710二进制频移键控信号可看成是两个不同载频的ASK信号之和，2FSK信号还可以表示为：设两个载频的中心频频率为fc,频差为Δf，即：定义调制指数：频带宽度：2021/8/17112FSK调制器频率选择法产生2FSK信号2021/8/17122FSK解调2021/8/17132FSK过零检测法2021/8/17147.1.3二进制相移键控（2PSK或BPSK）载波的相位随调制信号1或0

4、而变一般用来表示1或0表达式如果g(t)为矩形脉冲，则-又称二相相移键控（BPSK）2021/8/1715当数字信号的传输速率与载波频率间是整数倍的关系时2PSK信号的典型波形如下图所示：从2PSK信号的表达式可以看出，2PSK信号实际上等同于一个抑制载波的双边带调幅信号，因此不存在直流分量2PSK信号的功率谱与2ASK信号的功率谱相同，只是少了一个离散的载波分量。2PSK信号只能采用相干解调方式2021/8/17162PSK调制2021/8/17172PSK解调2PSK信号必须采用相干解调相干解调需要考虑载波，要求同频同相，载波必须从信号中提取，需要采用非线性

5、变换。常用的载波恢复电路有两种，分别为平方环电路和科斯塔斯环电路。锁相环输出的载波与调制载波之间的相位差n为整数，也就是说恢复的载波和相干载波可能同相也可能反相。即存在相位或相位的模糊度2021/8/1718平方环电路核心：锁相环——由本地载波产生器（VCO压控震荡器）、鉴相器、低通滤波器组成。原理：输入基准载波与本地产生的载波在鉴相器中进行相位比较，若两者相位不一致（超前或滞后），鉴相器就输出误差信息，去控制调整压控震荡器输出的本地载波的相位，直到与输入载波的频率相位一致，才停止调整X(t)=[∑ang(t-nTs)]cos(2πfct)=B(t)cos(2π

6、fct)U(t)=X2(t)=B2(t)cos2(2πfct)=(1/2)B2(t)[1+cos(4πfct)]=α/2+Nm(t)/2+(α/2)cos(4πfct)+(1/2)Nm(t)cos(4πfct)α:B2(t)中的直流分量；Nm(t)：B2(t)中的交流分量；(α/2)cos(4πfct)是需要的2fc分量；2分频后得载波分量fc；注意：锁相环的VCO的振荡频率为2fc2021/8/1719Costas环电路信号：S(t)=B(t)cos(2πfct)设本地振荡器产生的载波：cos(2πfct+φ)与发端载波有一相位差φ上通道：S(t)·cos(2

7、πfct+φ)=B(t)cos(2πfct)·cos(2πfct+φ)=（1/2）·B(t)[cosφ+cos(4πfct+φ)]经低通后为：(1/2)·B(t)cosφ下通道：S(t)·sin(2πfct+φ)=B(t)cos(2πfct)·sin(2πfct+φ)=(1/2)·B(t)[sinφ+sin(4πfct+φ)]经低通后为：(1/2)·B(t)sinφ当φ>0时（但数值很小），cosφ≈1，sinφ≈φ上下通道极性相同，产生一控制信号ud使VCO的振荡器输出载波的相位朝着φ减小的方向变化。当φ<0时，cos(-φ)=cosφ≈1，sin(-φ)=-

8、sinφ≈-φ上下通道极