二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理

1、關(guān)于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第1頁，共23頁第第6章章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 6.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理 6.1.1二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK） 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號的概率為P，發(fā)送1符號的概率為1-P，且相互獨立。該二進(jìn)制符號序列可表示為現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第2頁，共23頁( )()nSns ta g tnT=-其中: 發(fā)送概率為P 發(fā)送概率為1-P Ts是二進(jìn)制基帶信號時間間隔，g(t)是持續(xù)時間為T

2、s的矩形脈沖: 0 TS 其他01na1( )0g t現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第3頁，共23頁 則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為2()cosASKnScnea g tnTw t2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號（OOK信號）。對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法) 和相干解調(diào)(同步檢測法) 。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第4頁，共23頁圖 6 2 二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型載波信號2ASK信號s(t)1011Tb001ttt現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第5頁，共23頁圖 6-3 二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖乘 法 器coscte2ASK(t)(a)cosct開 關(guān)

3、電 路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第6頁，共23頁圖 6 4 二進(jìn)制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖 e2ASK(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時脈沖(a)e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出cosct(b)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第7頁，共23頁圖 6 - 52ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形11100000101abcd現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第8頁，共23頁 6.1.2二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK） 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號（2FSK信號）。二進(jìn)

4、制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加。 若二進(jìn)制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1，0符號對應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為212( )()cos()()cos()FSKnSnnSnnneta g tnTwtb g tnTw tq=-+ F+-+邋現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第9頁，共23頁圖 6- 6 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信號現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第10頁，共23頁 an= 0, 發(fā)送概率為P 1, 發(fā)送概率為1-P (6.1 - 6) bn= 0, 發(fā)送概率為1-P 1, 發(fā)送概率為Pbn是a

5、n的反碼，即若an=1，則bn=0， 若an=0，則bn=1。n和n分別代表第n個信號碼元的初始相位。在二進(jìn)制移頻鍵控信號中，n和n不攜帶信息，通?？闪頽和n為零。因此，二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式可簡化為 212( )()cos()cosFSKnSnSnneta g tnTwta g tnTw t=-+-邋現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第11頁，共23頁 二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。 其解調(diào)原理是將二進(jìn)制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第12頁，共23頁

6、圖 6 7 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖振 蕩 器 1f1選 通 開 關(guān)反 相 器基 帶 信號選 通 開 關(guān)振 蕩 器 2f2相 加 器e2FSK(t)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第13頁，共23頁圖 6 8 二進(jìn)制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖 (a) 非相干解調(diào); (b) 相干解調(diào)e2FSK(t)帶通濾波器1包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出定時脈沖帶通濾波器包絡(luò)檢波器(a)e2FSK(t)帶通濾波器1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時脈沖帶通濾波器低通濾波器相乘器相乘器cos1tcos2t(b)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第14頁，共23頁111000001012FSK信號圖 6-92FSK非相干解調(diào)過程的時間波形 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的

7、是第15頁，共23頁圖 6 10 過零檢測法原理圖和各點時間波形限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脈沖形成低通ef輸出(a)abcde現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第16頁，共23頁 6.1.3二進(jìn)制移相鍵控（二進(jìn)制移相鍵控（2PSK） 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號。 通常用已調(diào)信號載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。 二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為 (6.1 - 9)其中, an與2ASK和2FSK時的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即 an=2( )()cosPSKnscneta g tnTt

8、w=-1, 發(fā)送概率為P-1, 發(fā)送概率為1-P 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第17頁，共23頁若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時，則有e2PSK(t)=cosct, 發(fā)送概率為P -cosct, 發(fā)送概率為1-P當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號1時，已調(diào)信號e2PSK(t)取0相位，發(fā)送二進(jìn)制符號0時，e2PSK(t)取180相位。若用n表示第n個符號的絕對相位，則有 n= 0, 發(fā)送 1 符號 180, 發(fā)送 0 符號 這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對移相方式。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第18頁，共23頁圖 6 11 二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形A ATstO現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第19頁，共

9、23頁圖 6- 122PSK信號的調(diào)制原理圖 s(t)碼型變換雙極性不歸零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0開關(guān)電路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)帶通濾波器e2PSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時脈沖圖 6 - 132PSK信號的解調(diào)原理圖現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第20頁，共23頁圖 6 -142PSK信號相干解調(diào)各點時間波形 10a110100bcde現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第21頁，共23頁當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。 這種現(xiàn)象通常稱為“倒”現(xiàn)象。由于在2PSK信號的載波恢復(fù)過程中