数字信号调制传输.ppt

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） 7.1二进制数字调制 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。 7.1.1二进制幅度键控（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 ——二进制数字信息 2ASK 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 2ASK Ts ——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 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。 调制器 可用一个相乘器来实现 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。 7.1.2二进制频移键控（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： 2FSK调制器 2FSK解调 2FSK过零检测法 7.1.3二进制相移键控（2PSK或BPSK） 2PSK调制 2PSK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 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(2πfct) 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2fc Costas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(2πfct +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φ0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φ0时，cos(-φ) = cosφ≈1，sin(-φ) = - sinφ≈-φ上下通道极性相反，产生一相反控制信号-ud使VCO的振荡器输出载波的相位朝着φ增大的方向 变化。直到VCO处于稳态，才停止调整。 注意：上通道输出(1/2)·B(t)cosφ