微波与卫星通信课件第2章.ppt

第2章 数字信号的调制与解调 2.1 微波与卫星通信中的调制、解调技术的特点和应用种类 2.2 频分复用与模拟信号的调制 2.3 时分复用与数字信号的调制 2.4 相干解调的载波跟踪技术 调制过程：用脉冲形式的基带序列对中频频率（70MHz或140MHz）进行调制，再变换到微波频段，且具有以下特点 （1）调制信号的功率谱较窄； （2）具有较高频谱效率； （频谱效率=传信率/带宽，可采用多进制形式提高频谱效率） （3）相对短波而言，具有较好的传输特性。 2.1.2 卫星通信中的调制、解调技术的特点和应用种类 卫星通信中的模拟调制方式：频率调制（FM） 卫星通信中的数字调制方式：幅移键控（ASK）、相移键控（PSK）和频移键控（FSK）三种基本方式。  （1）不主张采用ASK技术（抗干扰性差，误码率高）； （2）选择尽可能少地占用射频频带，而又能高效利用有限频带资源，抗衰落和干扰性能强的调制技术； （3）采用的调制信号的旁瓣应较小，以减少相邻通道之间的干扰。 所以主要采用FSK、PSK和以此为基础的其它调制方式！ 2.2 频分复用与模拟信号的调制 2.2.1 频分复用(FDM)原理 2.2.2 模拟信号的调制 调制是指用基带信号对载波波形的某些参数（如幅度、相位和频率）进行控制，使这些参数随基带信号的变化而变化。因此，根据调制信号的性质，调制又可分为模拟信号调制和数字信号调制。 主要介绍FDM/FM系统中调制与解调原理 1．调频信号的产生 产生调频信号的方法有两种： ① 直接法 ② 倍频法 用倍频法产生调频信号：首先利用窄带调频器来产生窄带调频信号，然后再用倍频的方法将其变换成宽带信号。 （1）窄带调频 由调频的概念可以得出已调频信号x（t）与调制信号s（t）之间的关系，即 A：载波振幅; ω0：载波角频率； Kf ：调频灵敏度（常数）； φ0：初始相位，t=0时的载波相位，一般为 0 （2）倍频法实现宽带调频 倍频器是一个非线性器件，其输入输出端之间的关系为：  α：常数 3．频率调制信号系统的传输特性 （1）调频信号的带宽 当系统所提供的传输带宽（B）足以容纳调频波频谱能量的98%以上时，可忽略信号失真的影响——将此时的带宽称为射频传输带宽。 此时可认为传输带宽为 （2）调频解调器输出信噪比和信噪比增益 所以调频信号的传输带宽为  B =2(FplΔfr+Fm) =2×（3.16×2.82×577+1058）kHz =12.4MHz （其中，取多路电话信号的峰值因数Fp=3.16，负载因数l=2.82，测试音有效频偏Δfr=577kHz） 通常考虑到卫星转发器设计时，给各载波都留有10%~25%的保护带宽，故取B=15MHz。 2.3 时分复用与数字信号的调制与解调 2.3.1 时分复用与数字调制 1．时分复用(TDM) 从时域的角度进行分析，使各路信号在时间上彼此分开，而在频域上彼此混叠在一起。 采用TDM方式工作的系统具有以下主要优点： （1）多路信号的复接与分路都是数字电路，比FDM模拟滤波器分路简单、可靠。 （2）信道的非线性在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起相邻信道间的串话，因此对信道的非线性要求很高；而TDM系统的非线性失真要求可降低。 三种调制方式所对应的功率谱 2.3.2 PSK 1．绝对移相和相对移相 相对调相是利用载波信号相位的相对关系表示数字信号的“1”和“0”码的，其变换规则是：数据信号的“1”使已调信号的相位变化180°相位，数据信号的“0”使已调信号的相位变化0°相位；或反之。 其中0°和180°的相位变化是相对于已调信号的前一码元的相位，或者说，这里的变化是以已调信号的前一码元相位作参考相位的。 2．调相信号的产生与解调 （1）绝对调相信号的产生与解调  （2）四相调制的两种调相关系 四相调制是用载波的四种相位（起始相位）与两位二进制信息码（AB）的组合（00，01，11，10）对应。 （4）4PSK信号的产生与解调 四相调相的电路有很多种，常见的有正交调制法和相位选择法。 （5）四相相对调相信号的产生与解调 在调相系统中，通常是不采用绝对调相方式的。这是因为在性能较好的调相系统中，都使用相干解调方式，为了克服相干载波的倒π现象可能造成的严重误码，实际的