通信原理数字调制技术.pptxVIP

第8章　数字调制技术 8.1 引言 8.2 二进制振幅调制(2ASK) 8.3 二进制频率调制(2FSK) 8.4 二进制数字相位调制(2PSK、 2DPSK) 8.5 二进制数字调制技术的性能比较 8.6 现代数字调制技术 本章小结 习题 8.1 引 言　由第7章的讨论我们知道，数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输。然而，实际信道很多是带通型的，数字基带信号无法直接通过带通型信道。因此，在发送端需要把数字基带信号的频谱搬移到带通信道的通带范围内，以便信号在带通型信道中传输，这个频谱的搬移过程称为数字调制，频谱搬移前的数字基带信号称为调制信号，频谱搬移后的信号称为已调信号。相应地，在接收端需要将已调信号的频谱搬移回来，还原为原数字基带信号，这个频谱的反搬移过程称为数字解调。图8.1.1为调制与解调过程示意图。数字调制和数字解调统称为数字调制。图8.1.1 调制与解调过程示意图　数字基带信号通过带通型信道传输的系统如图8.1.2所示。和数字基带传输系统相对应，这个系统又称为数字频带传输系统。发送端的调制器完成数字基带信号频谱的搬移，接收端解调器完成已调信号频谱的反搬移。图8.1.2 数字调制系统　调制的目的是实现频谱的搬移，而实现频谱搬移的方法是用基带信号去控制正弦波的某个参量，使这个参量随基带信号的变化而变化。由于基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号两种，因此，调制也分为数字调制和模拟调制两大类。模拟调制在前面第5章已作过详细介绍，本章讨论数字调制。由于正弦波有幅度、频率和相位三个参数,因此,和模拟调制技术相似,数字调制技术也有三种基本形式：数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。由于数字信息只有离散的有限种取值，因此调制后的载波参量也只有离散的有限种取值。数字调制的过程就像用数字信息去控制开关一样，从几个具有不同参量的独立振荡源中选择参量，所以常把数字调制称为“键控”。因此，分别称数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制为振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。当基带信号为二进制数字信号时，三种数字调制分别称为二进制幅度键控(2ASK)、二进制频率键控(2FSK)和二进制相位键控(2PSK)。图8.1.3为三种数字调制的波形图。图8.1.3 2ASK、2FSK及2PSK波形图8.2 二进制振幅调制(2ASK)8.2.1 2ASK信号的产生　二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化。由于二进制数字基带信号只有两个不同的码元(符号)，因此幅度受控后的正弦波也只有两个不同的振幅，如图8.2.1所示。s(t)为调制信号，每个码元的持续时间为Ts，在二进制中，码元宽度等于比特宽度，所以在二进制数字调制中有Ts=Tb。 S2ASK(t)为已调信号，它的幅度受s(t)控制，也就是说它的幅度上携带有s(t)的信息。  图8.2.1 二进制振幅调制波形　产生已调信号s2ASK(t)的部件称为2ASK调制器。图8.2.2是用相乘器实现的2ASK调制器框图及2ASK信号产生过程的波形示意图。输入是二进制单极性全占空数字基带信号s(t)，载波信号是c(t)，输出是已调信号s2ASK(t)。图8.2.2 2ASK调制器及2ASK信号的产生8.2.2 2ASK信号的功率谱和带宽　2ASK信号s2ASK(t)的主要能量集中在什么频率范围？传输这个信号的信道至少需要多少带宽？要想了解s2ASK(t)的这些特性，必须对其进行功率谱分析。　由图8.2.2可以看到，s2ASK(t)等于调制信号s(t)乘以载波信号c(t)，所以s2ASK(t)的数学表达式为s2ASK(t)=s(t)a cos2πfct　(8-2-1)为了方便，我们设载波的幅度为1。s(t)为二进制单极性全占空信号，根据第7章给出的功率谱公式可求出s(t)的功率谱，用P(f)来表示。根据式(8-2-1)及频移定理，得到s2ASK(t)信号的功率谱为 (8-2-2)图8.2.3给出了2ASK信号的功率谱示意图。图8.2.3 2ASK信号的功率谱　由图8.2.3可知，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬移，其频谱的主瓣宽度是二进制基带信号频谱主瓣宽度的两倍，即B2ASK=2fs 　(8-2-3)式中，fs是数字基带信号的带宽，在数值上等于数字基带信号的码元速率。　例8.2.1 有码元速率为2000 Baud的二进制数字基带信号，对频率为10000Hz的载波进行调制，问传输这个已调信号的信道的带宽至少为多少？　解 因为数字基带信号的码元速率为2000Baud，所以fs=2000Hz，根据式(8-2-3)得此已调 信号的带宽