畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無線數(shù)傳模MSK數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無線數(shù)傳模塊msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真學(xué) 院 年級(jí)專業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 答辯日期 2011年6月24日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院：信息學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電子工程系 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專 業(yè)班 級(jí)03電子信息1班課題題 目無線數(shù)傳模塊msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真來 源自選主要內(nèi)容目標(biāo)：完成用于無線數(shù)傳模塊的msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真分析。內(nèi)容：按照無線數(shù)傳模塊的總體性能指標(biāo)及其對(duì)msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路。要求msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的工作頻率為455khz，信息碼元速率最大為5hbit/s，輸入信號(hào)幅度100。設(shè)計(jì)完整

2、電路，在eda工具multisim環(huán)境下對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真分析?；疽?.認(rèn)真閱讀指定的參考文獻(xiàn)；了解無線傳輸模塊的總體結(jié)構(gòu)和基本工作原理以及msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的技術(shù)要求；熟悉eda工具；2.完整完成設(shè)計(jì)，得出合理的結(jié)果；3.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份，格式符合燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范；4.翻譯與課題內(nèi)容相關(guān)的外文資料一份。參考資料通信原理電子線路eda高頻電子線路周 次14周58周912周1316周1718周應(yīng)完成的內(nèi)容閱讀文獻(xiàn)資料電路設(shè)計(jì)，編程試驗(yàn)電路仿真，仿真結(jié)果分析性能分析撰寫論文，準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師：吳長奇系級(jí)教單位審批：摘 要調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有重要作用。通過調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬

3、移，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大影響。調(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。近年來，隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字調(diào)制技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于科技，軍事，居民生活等各個(gè)領(lǐng)域。而備受關(guān)注的無線數(shù)傳模塊也發(fā)展相當(dāng)迅速。msk（最小移頻鍵控）調(diào)制電路是無線數(shù)傳模塊調(diào)制的一種，作為其重要的組成部分，在現(xiàn)代通信中具有廣泛的應(yīng)用。研究msk數(shù)字調(diào)制電路也成為當(dāng)今的一個(gè)重要課題。本文首先簡要介紹了數(shù)字調(diào)制，二進(jìn)制移頻鍵控，接著重點(diǎn)研究msk的信號(hào)特點(diǎn)和調(diào)制原理。以此為基礎(chǔ)，通過multisim仿真軟件繪制數(shù)字調(diào)制電路圖，然后進(jìn)行信號(hào)的仿真，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的波形特點(diǎn)進(jìn)行分析，最終得出了結(jié)論。通

4、過研究，分析仿真所得的波形，結(jié)合教材所學(xué)知識(shí)得出msk信號(hào)包絡(luò)恒定，并且在兩個(gè)碼元相接處，相位是連續(xù)的。關(guān)鍵詞msk；無線數(shù)傳；數(shù)字調(diào)制；仿真abstractmodulation of the communication system plays an important role. through modulation, not only for the removal of the spectrum, but its transmission system effectiveness and reliability of transmission has great impact. mod

5、ulation often determines a communication system performance in recent years, with the advances in technology, digital modulation technique is rapid development, has been widely used in science and technology, military, residents living in various fields.concern the wireless module is also developing

6、 rapidly. msk (minimum-shift keying) modulation circuit is wireless module of a modulation, as an important component of in modern communication has broad applications. digital research msk modulation circuit has become an important topic.this paper presents a digital modulation, the binary frequenc

7、y shift keying, and then focus on the msk modulation signal characteristics and principles. on this basis, through simulation software mapping multisim digital modulation circuit, then signal simulation of all aspects of the waveform analysis and eventually came to the conclusion.through research, a

8、nalysis and simulation from the waveform, by combining materials derived knowledge msk signal envelope constant, and the two-phase codes yuan, is a continuous phase.keywords msk；wireless data transmission; digital modulation; simulation目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1數(shù)字移動(dòng)通信的發(fā)展11.2無線數(shù)傳簡介21.3無線數(shù)傳模塊的發(fā)展歷程31.

9、4論文的結(jié)構(gòu)7第2章 數(shù)字調(diào)制技術(shù)92.1數(shù)字調(diào)制技術(shù)簡介92.1.1調(diào)制定義92.1.2移動(dòng)通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點(diǎn)92.1.3調(diào)制解調(diào)的主要功能92.1.4 調(diào)幅和調(diào)頻92.1.5數(shù)字調(diào)制102.1.6數(shù)字調(diào)制的性能指標(biāo)102.2 二進(jìn)制移頻鍵控112.2.1 2fsk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式112.2.2 2fsk信號(hào)的波形122.2.3 2fsk信號(hào)的功率譜密度122.2.4 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生142.2.5 2fsk信號(hào)的解調(diào)142.2.6 二進(jìn)制移頻鍵控(2fsk)系統(tǒng)的總誤碼率17第3章msk(最小移頻鍵控)233.1msk（最小移頻鍵控簡介）233.2 msk信號(hào)分析243.3 msk調(diào)制

10、原理26本章小結(jié)28第4章 msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真314.1 msk調(diào)制電路設(shè)計(jì)314.2 仿真結(jié)果與結(jié)論33本章小結(jié)34結(jié) 論35參考文獻(xiàn)37附錄138附錄241附錄344致謝57第1章 緒論1.1數(shù)字移動(dòng)通信的發(fā)展現(xiàn)代社會(huì)是信息的社會(huì)，而信息的轉(zhuǎn)輸需要進(jìn)行大量的通信。由于人們對(duì)通信的要求越來越高，任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、向任何個(gè)人提供快速可靠的通信服務(wù)已成為未來通信的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，移動(dòng)通信起到了非常重要的作用。所謂移動(dòng)通信，指移動(dòng)體之間或移動(dòng)體與固定體之間的通信，即通信中至少有一方可移動(dòng)。常見的移動(dòng)通信系統(tǒng)有：無線尋呼、無繩電話、對(duì)講機(jī)、集群系統(tǒng)、蜂窩移動(dòng)電話（包括模擬移動(dòng)電話

11、、gsm數(shù)字移動(dòng)電話等）、衛(wèi)星移動(dòng)電話等。移動(dòng)通信經(jīng)歷了近一百年的發(fā)展，特別是近十年來，其發(fā)展速度驚人。移動(dòng)通信從最初的單電臺(tái)對(duì)講方式發(fā)展到現(xiàn)在的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)方式；從小容量到大容量；從模擬方式到數(shù)字方式?？梢哉f，現(xiàn)代的通信是當(dāng)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信、有線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物。模擬移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：第一階段在本世紀(jì)40年代，其代表是美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)，工作頻率在2mhz，屬于專用移動(dòng)系統(tǒng)。第二階段從40年代到60年代，從專用移動(dòng)網(wǎng)向公用移動(dòng)網(wǎng)過渡，采用人工接續(xù)，容量小。第三階段從60年代到70年代中期，實(shí)現(xiàn)了無線頻道自動(dòng)選擇，自動(dòng)接續(xù)，采用小區(qū)制

12、，容量大，管理完善，提供的服務(wù)多。到94年底，全世界模擬移動(dòng)電話用戶超過3000萬。目前，模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有三種制式：tacs= total access communication system（etacs）(全向接續(xù)通訊系統(tǒng),英國制的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng))、amps(advanced mobile phone service 先進(jìn)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)系統(tǒng):是美國制式的第一代模擬移動(dòng)通訊系統(tǒng))、nmt450900。這三種制式的用戶數(shù)占整個(gè)模擬移動(dòng)用戶的90以上。雖然模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)取得了很大的成功，但也逐漸暴露不少問題，如：安全保密性差，數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)難開展，特別是隨著用戶數(shù)增加，其容量已無法適應(yīng)市場

13、需求，因此模擬蜂窩系統(tǒng)已逐漸被數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信所取代。70年代末，由于考慮到模擬蜂窩系統(tǒng)存在的問題，一些發(fā)達(dá)國家著手?jǐn)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究。80年代中期，歐洲首先推出gsm數(shù)字通信網(wǎng)系統(tǒng)。隨后，美國（adc）、日本（jdc）也制定了各自的數(shù)字通信體系。由于數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如：頻譜效率高、容量大、業(yè)務(wù)種類多、保密性好、話音質(zhì)量好、網(wǎng)絡(luò)管理能力強(qiáng)等，使得數(shù)字通信網(wǎng)得到迅猛發(fā)展。特別是gsm系統(tǒng)，技術(shù)成熟、管理靈活、有完善的技術(shù)規(guī)范，在泛歐取得很大的成功之后，在世界許多國家更是得到廣泛的應(yīng)用，已成為陸地公用移動(dòng)通信的主要系統(tǒng)。 與其它現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展一樣，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展呈加快趨勢。在數(shù)字蜂

14、窩網(wǎng)正剛剛進(jìn)入實(shí)用階段時(shí)，對(duì)未來移動(dòng)通信的研究已開展。不同廠家提出了不同的方案，都想主導(dǎo)未來的個(gè)人通信。到底采用那種技術(shù)，那種方案，目前尚未清楚，但有一點(diǎn)可以肯定，未來的通令要求真正實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，向任何人提供通信這一最高目標(biāo)。1.2無線數(shù)傳簡介數(shù)據(jù)傳輸可以簡單地分為有線（包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信專線）和無線（分為建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)或借用cdpd、 gsm、cdma 等公用網(wǎng)信息平臺(tái)）兩大類方式。相比較而言，用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式比其它方式具有如下優(yōu)點(diǎn)，下面介紹一下用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式相比于有線通訊的優(yōu)點(diǎn)。 1.成本廉價(jià) 有線通信方式的建立必

15、須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線數(shù)傳電臺(tái)建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個(gè)終端連接無線數(shù)傳電臺(tái)和架設(shè)適當(dāng)高度的天線就可以了。相比之下用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當(dāng)節(jié)省的。當(dāng)然在一些近距離的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，無線的通訊方式并不比有線的方式成本低，但是有時(shí)候?qū)嶋H的現(xiàn)場環(huán)境難以布線，客戶根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的需要還是會(huì)選用無線的方式來實(shí)現(xiàn)通訊。 2.建設(shè)工程周期短 當(dāng)要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠(yuǎn)程站點(diǎn)相互連接通訊的時(shí)候，采用有線的方式，必須架設(shè)長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個(gè)工程周期可能就需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間，

16、而用數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍枰茉O(shè)適當(dāng)高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。3.適應(yīng)性好有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候，將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力，而用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制，所以說用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。 4.擴(kuò)展性好 在用戶組建好一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)之后，常常因?yàn)橄到y(tǒng)的需要增加新的設(shè)備。如果采用有線的方式

17、，需要重新的布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，但是如果采用無線數(shù)傳電臺(tái)建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無線數(shù)傳電臺(tái)相連接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充了，相比之下有更好的擴(kuò)展性。 5.設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn) 有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn)，而采用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運(yùn)行。141.3無線數(shù)傳模塊的發(fā)展歷程無線數(shù)傳模塊與數(shù)傳電臺(tái)兩種稱呼是指同一類型的產(chǎn)品，習(xí)慣上將功率較大、體積較大的這類產(chǎn)品叫無線數(shù)傳電臺(tái)，將功率較小、體積較小的這類產(chǎn)品叫無線數(shù)傳模塊。 無論是無線數(shù)傳模塊還

18、是無線數(shù)傳電臺(tái)其構(gòu)成框圖均為下圖所示： 圖11 無線數(shù)傳電臺(tái)構(gòu)成框圖在vhf/uhf超短波無線通信領(lǐng)域，除了對(duì)講機(jī)、車載電臺(tái)、手機(jī)等早已為老百姓習(xí)以為常的無線通信終端產(chǎn)品外，還有一個(gè)相對(duì)而言比較專業(yè)、不為大部分人所知的特殊的通信設(shè)備，那就是超短波無線數(shù)傳電臺(tái)（以下簡稱數(shù)傳電臺(tái)）。顧名思義，數(shù)傳電臺(tái)，就是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娕_(tái)，與常規(guī)的用于話音通信的電臺(tái)的區(qū)別在于：數(shù)傳電臺(tái)主要的功能是利用現(xiàn)有的超短波無線信道實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)然，很大一部分?jǐn)?shù)傳電臺(tái)同時(shí)也保留了通話功能，可以數(shù)、話兼容。由于一般被用于工業(yè)遠(yuǎn)程控制與測量系統(tǒng)，即我們常說的遙控遙測系統(tǒng)（或scada系統(tǒng)），使用環(huán)境可能會(huì)十分惡劣，因此數(shù)

19、傳電臺(tái)在技術(shù)指標(biāo)及可靠性方面要求比語音電臺(tái)更嚴(yán)格。 雖然不為大部分人所熟知，但就短暫的現(xiàn)代通信的發(fā)展史而言，數(shù)傳電臺(tái)的歷史也可以算得上有些“悠久”了。一直沿用至上世紀(jì)末的用摩爾斯代碼發(fā)“電報(bào)”的發(fā)報(bào)機(jī)，可以認(rèn)為是數(shù)傳電臺(tái)的“開山鼻祖”，要知道，發(fā)明電報(bào)的時(shí)候，可以用來通話的電臺(tái)還沒有誕生呢！當(dāng)然經(jīng)過一百多年的“進(jìn)化”，現(xiàn)在的數(shù)傳電臺(tái)的工作頻段及工作原理與發(fā)報(bào)機(jī)相比已經(jīng)有很大差別，不可同日而語了。 數(shù)傳電臺(tái)的工作原理簡述如下：大家知道，由于數(shù)據(jù)信號(hào)是一種脈沖信號(hào)，而脈沖信號(hào)所占用的頻譜十分豐富。如果脈沖信號(hào)象話音信號(hào)一樣直接送去窄帶超短波電臺(tái)的發(fā)射機(jī)調(diào)制，那么由于電臺(tái)發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的帶寬的限制，

20、脈沖信號(hào)在傳輸過程中頻譜會(huì)大量丟失，產(chǎn)生很大的失真、衰落，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼甚至完全失敗。尤其是傳輸速率在1200bps以上時(shí)，這種直接調(diào)制的方式就完全不可取了。為了實(shí)現(xiàn)在無線信道上的可靠、高速的數(shù)據(jù)傳輸，就必須在常規(guī)的超短波調(diào)頻電臺(tái)內(nèi)部植入一個(gè)調(diào)制解調(diào)器（modem），發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)通過該modem的調(diào)制器把脈沖信號(hào)（即數(shù)據(jù)信號(hào)）轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，接收時(shí)則正好經(jīng)歷一個(gè)相反的過程，通過modem的解調(diào)器把接收到的模擬信號(hào)還原成脈沖信號(hào)。 從原理上看，數(shù)傳電臺(tái)并不復(fù)雜，無非是在傳統(tǒng)的調(diào)頻電臺(tái)的基礎(chǔ)上加上了一個(gè)modem。但實(shí)際上，數(shù)傳電臺(tái)無論在技術(shù)發(fā)展層面還是在市場推廣層面，已經(jīng)走過一段相對(duì)漫長而且

21、復(fù)雜的歷史，現(xiàn)狀如何？又何去何從？也許是眾多業(yè)界同仁十分關(guān)心的問題。 我們現(xiàn)在所說的數(shù)傳電臺(tái)，在歐美日等西方發(fā)達(dá)國家起步較早。早在上世紀(jì)六、七十年代，以motorola為代表的通信廠商開始涉足無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，超短波數(shù)據(jù)通信只是其中的一個(gè)分支。當(dāng)時(shí)在西方發(fā)達(dá)國家，調(diào)頻對(duì)講機(jī)已經(jīng)開始普及，同時(shí)由于對(duì)工業(yè)自動(dòng)化程度的要求也越來越高，越來越多的領(lǐng)域需要建立遙控、遙測系統(tǒng)，取代昂貴的、效率低下的人工作業(yè)，于是無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)就應(yīng)運(yùn)而生。不過由于當(dāng)時(shí)的頻率合成等技術(shù)還沒有成熟，同時(shí)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不大，因此那時(shí)的數(shù)傳電臺(tái)實(shí)際上比較“簡陋”，只是在原有的調(diào)頻對(duì)講機(jī)或車載電臺(tái)的基礎(chǔ)上加裝了一個(gè)低速率的調(diào)制解

22、調(diào)芯片，所以嚴(yán)格來說只是一款話音電臺(tái)的“改裝機(jī)”，還不是真正意義上的專業(yè)的數(shù)傳電臺(tái)。當(dāng)時(shí)較為典型的modem芯片之一就是motorola的mc145442。這也是最早采用fsk（頻移鍵控）制式的modem芯片之一，與常規(guī)的話音電臺(tái)配合后可以在超短波窄帶信道上實(shí)現(xiàn)最高300bps的傳輸速率。以后發(fā)展起來的msk、ffsk、gmsk、qpsk、cpfsk等等，五花八門的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，以及am7910、m7512b、tc3105、fx604、fx469、fx909 、fx589等一系列從低速向高速發(fā)展的modem芯片，直至現(xiàn)在常用的利用數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）設(shè)計(jì)的軟件modem，都是在早期的fsk

23、原理技術(shù)的基礎(chǔ)上，隨著集成電路及軟件技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過不斷改良而發(fā)展起來的，萬變不離其宗。即便是mc145442這樣的低速芯片，直至今天，仍然還有人在使用它，還沒有成為文物，足見其穩(wěn)定性及生命力。我國在無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)方面，與歐、美、日等發(fā)達(dá)國家相比，起步較晚，至少落后了20年左右，但發(fā)展較快。無線數(shù)傳電臺(tái)概念在我國的形成，應(yīng)該是在改革開放后的80年代初期，但在整個(gè)80年代，由于我國的軟件及硬件技術(shù)還比較落后，系統(tǒng)集成水準(zhǔn)還比較低，因此數(shù)傳電臺(tái)也只是在水利、電力、自來水等極少數(shù)的幾個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行一些試驗(yàn)性的、小范圍的、小批量的應(yīng)用?？吹綗o線數(shù)據(jù)通信的發(fā)展前景，當(dāng)時(shí)的國家無線電管理委員會(huì)還專門辟出了2

24、23235mhz的無線數(shù)據(jù)通信專用頻段，避免了與當(dāng)時(shí)的150mhz、450mhz等語音通信設(shè)備爭奪有限的頻率資源，這一有遠(yuǎn)見的做法為日后數(shù)傳電臺(tái)及遙控遙測系統(tǒng)的快速發(fā)展奠定了良好的政策基礎(chǔ)。 進(jìn)入90年代初期，隨著改革開放的深入，以電力、水利、自來水、石油、環(huán)保、熱網(wǎng)等為代表的國民經(jīng)濟(jì)的重要行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)自動(dòng)化程度的要求也日益提高。我國的遙控遙測系統(tǒng)（簡稱“三遙”系統(tǒng)或scada系統(tǒng)）市場由此由實(shí)驗(yàn)階段逐漸進(jìn)入了高速發(fā)展階段，從民用到軍用，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，需求量也越來越大。數(shù)傳電臺(tái)于是進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展期。最常見、最典型的遙控遙測系統(tǒng)有：電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、水文水情測報(bào)系

25、統(tǒng)（即流域防汛監(jiān)測系統(tǒng)）、自來水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)、鐵路信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、輸油供氣管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、gps定位系統(tǒng)、集中抄表系統(tǒng)、地震測報(bào)系統(tǒng)、無線電子稱重系統(tǒng)（主要用于港口碼頭的裝卸作業(yè)）、自動(dòng)報(bào)靶系統(tǒng)、無人飛機(jī)控制系統(tǒng)、防火防盜系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等等自動(dòng)化系統(tǒng)。目前國內(nèi)的大江、大河、主要湖泊、水庫基本上安裝了類似系統(tǒng)。 從事電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)的著名系統(tǒng)集成商有：南京新聯(lián)電子有限公司、上海華冠電子設(shè)備有限公司、上海協(xié)同科技股份有限公司、中原電子信息公司等。 從事水文水情測報(bào)系統(tǒng)的著名系統(tǒng)集成商有：中國水利水電科學(xué)院自動(dòng)化所、南京水利水文自動(dòng)化研究所、長江水利委員會(huì)水文科學(xué)研究

26、所、北京燕禹水務(wù)科技有限公司等，正是在這些行業(yè)領(lǐng)頭羊的帶領(lǐng)下，各行各業(yè)的遙控遙測系統(tǒng)技術(shù)上日臻成熟、市場上走向輝煌。 不過，在90年代中期以前，我國在223235mhz頻段的數(shù)傳電臺(tái)的年用量還不到2萬臺(tái)（不含發(fā)射功率小于5w的小功率及微功率產(chǎn)品），而且嚴(yán)格來說，在這一頻段還沒有一款嚴(yán)格意義上的數(shù)傳電臺(tái)，還是靠“改裝機(jī)”當(dāng)家。在整個(gè)九十年代，我國先后流行過凱德lm2225/lm2210、tad的md250、泰和kg510、日立m338/m339、大吉t2000等多個(gè)進(jìn)口產(chǎn)品，還有數(shù)不清的國產(chǎn)產(chǎn)品。其中包括motorola的gm950i，這些產(chǎn)品說是數(shù)傳電臺(tái)，其實(shí)完全是語音電臺(tái)的翻版，只是工作頻段

27、能對(duì)上號(hào)而已。這些產(chǎn)品在應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸前還需要做不少的改裝工作，配上內(nèi)置或外置的modem，這樣一來既增加了系統(tǒng)集成商的工作量，又因?yàn)楦难b降低了產(chǎn)品的可靠性。另外，由于受技術(shù)限制，改裝產(chǎn)品傳輸速率普遍不高，一般在300-1200bps之間。這樣的速率對(duì)于一般的小系統(tǒng)問題不大，但對(duì)于象電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)這樣的用戶數(shù)量往往成百上千的大系統(tǒng)而言，速率低了對(duì)于系統(tǒng)的巡檢周期的縮短顯然十分不利，制約了系統(tǒng)容量的擴(kuò)展，影響了寶貴的頻率資源的利用率。所以這些產(chǎn)品已經(jīng)先后因停產(chǎn)或其它原因淡出無線數(shù)傳市場。到了90年代中后期，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，遙控遙測市場也進(jìn)入高速成長期，數(shù)傳電臺(tái)的年用量至少以每年2萬臺(tái)左

28、右的增幅快速遞增，同時(shí)技術(shù)上也不斷進(jìn)步。特別是國外一些較大的無線通信設(shè)備制造商，看到無線數(shù)據(jù)通信在中國良好的市場前景后，也由原來的觀望轉(zhuǎn)變?yōu)楦吨T實(shí)施，開發(fā)了一系列比較專業(yè)的數(shù)傳電臺(tái)，改變了“改裝機(jī)”當(dāng)家的局面。日精公司與國內(nèi)的專業(yè)數(shù)傳電臺(tái)供應(yīng)商藍(lán)波電子公司在經(jīng)過大量市場調(diào)研的基礎(chǔ)上合作開發(fā)、率先推出了nd系列帶內(nèi)置modem專業(yè)的數(shù)傳電臺(tái)，配有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率從1200到19200bps，功率從10mw到25w，產(chǎn)品性價(jià)比高、覆蓋面廣，在行業(yè)內(nèi)有較高的知名度，尤其在電力、水利等高端市場的市場占有率相當(dāng)高。隨后美國的mds公司、新西蘭大吉等公司也先后推出了專業(yè)的數(shù)

29、傳電臺(tái)。緊接著主要集中在深圳的數(shù)家國內(nèi)公司或自行研發(fā)，或仿制日精、mds的數(shù)傳電臺(tái)，涌現(xiàn)出了不少產(chǎn)品，表明了國內(nèi)的數(shù)傳電臺(tái)生產(chǎn)商不甘落后、奮起直追的決心。雖然與進(jìn)口產(chǎn)品相比，國產(chǎn)產(chǎn)品在技術(shù)上、器件上、生產(chǎn)工藝上尚有不小差距，但只要假以時(shí)日、經(jīng)過不懈的努力，相信會(huì)取得長足的進(jìn)步。 進(jìn)入21世紀(jì)后，由于電力行業(yè)電力緊張等原因，對(duì)數(shù)傳電臺(tái)的需求量進(jìn)一步放大，數(shù)傳電臺(tái)似乎迎來了黃金時(shí)代。但隨之而來的是數(shù)傳電臺(tái)市場的競爭也日趨白熱化，從而迫使數(shù)傳電臺(tái)在技術(shù)上進(jìn)一步提升的同時(shí)，成本則進(jìn)一步下降。記得90年代初期一臺(tái)25w的改裝機(jī)要賣到45千元甚至上萬元，而現(xiàn)在45千元幾乎可以買到兩臺(tái)專業(yè)的25w數(shù)傳電臺(tái)。

30、 綜上所述，數(shù)傳電臺(tái)的發(fā)展歷程，從技術(shù)角度可以簡單地概括為：從改裝到專業(yè)、從低速到高速、從硬件到軟件；從市場角度可以簡單地概括為：從試點(diǎn)到普及、從壟斷到競爭、從高價(jià)到低價(jià)。151.4論文的結(jié)構(gòu)第一章緒論，介紹了研究背景及目的，簡述了msk的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀。 第二章講述了無線數(shù)傳模塊的發(fā)展歷程。 第三章對(duì)msk(最小移頻鍵控)進(jìn)行了信號(hào)分析和原理研究。 第四章介紹自己的設(shè)計(jì)，包括理論研究和實(shí)際實(shí)現(xiàn)。 結(jié)論，分析了設(shè)計(jì)中遇到的問題和解決問題的辦法。參考文獻(xiàn)。 第2章 數(shù)字調(diào)制技術(shù)2.1數(shù)字調(diào)制技術(shù)簡介2.1.1調(diào)制定義調(diào)制是對(duì)信號(hào)源的編碼信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合傳輸?shù)男问降倪^程。即是把基帶信

31、號(hào)（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號(hào)。帶通信號(hào)叫做已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。調(diào)制可以通過使高頻載波隨信號(hào)幅度的變化而改變載波的幅度，相位或者頻率來實(shí)現(xiàn)。2.1.2移動(dòng)通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)特點(diǎn)1.頻譜資源有限高的帶寬效率2.用戶終端小高的功率效率，抗非線性失真能力強(qiáng)3.鄰道干擾低的帶外輻射4.多徑信道傳播對(duì)多徑衰落不敏感，抗衰落能力強(qiáng)5.干擾受限的信道抗干擾能力強(qiáng)6.解調(diào)一般采用非相干方式或插入導(dǎo)頻的相干解調(diào)7.產(chǎn)業(yè)化問題成本低易于實(shí)現(xiàn) 調(diào)制方案的性能評(píng)估：功率效率和帶寬效率2.1.3調(diào)制解調(diào)的主要功能頻譜搬移，實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)搬移到相應(yīng)的頻段實(shí)現(xiàn)可以分為兩步：首先進(jìn)行基帶信

32、號(hào)調(diào)制，然后上變頻到所需的頻段?？垢蓴_性1.主要體現(xiàn)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)即可靠性2.調(diào)制信號(hào)具有較小的功率譜占有率3.要求功率譜主瓣占有盡可能多的信號(hào)能量，具有快速特性頻譜有效性1.主要體現(xiàn)通信系統(tǒng)的數(shù)量指標(biāo)，即有效性2.頻帶利用率：bit/s/hz22.1.4 調(diào)幅和調(diào)頻調(diào)頻是移動(dòng)通信系統(tǒng)中最普遍的模擬調(diào)制技術(shù)，在抗干擾和抗衰落性能方面優(yōu)于調(diào)幅制。在調(diào)頻中，由于信號(hào)幅度的改變不攜帶信息，所以，只要接收到的調(diào)頻信號(hào)在fm門限以上，突發(fā)性噪聲對(duì)調(diào)頻系統(tǒng)的影響就沒有對(duì)調(diào)幅系統(tǒng)那么大；調(diào)頻系統(tǒng)中可以通過改變調(diào)制指數(shù)，也就是占用的帶寬，來獲得更好的信號(hào)噪聲性能；調(diào)頻信號(hào)是一種恒包絡(luò)信號(hào)，傳送的功率是固定

33、值，可使用c類功率放大器；具有捕獲效應(yīng)。在當(dāng)代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般都使采用調(diào)頻制。此外，單邊帶調(diào)制技術(shù)開始在移動(dòng)通信中越來越有前途。2.1.5數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制一樣，數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅，調(diào)頻，和調(diào)相三種擊敗形式，并可以派生出其他多種形式。數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制相比，其原理并沒有太大區(qū)別。不過模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制，在接收端則對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量連續(xù)的進(jìn)行估值；而數(shù)字調(diào)制都是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息，在接收端也只要對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測。數(shù)字調(diào)制信號(hào)，在二進(jìn)制時(shí)有振幅鍵控（ask），移頻鍵（psk）和移相鍵控（psk）三種基本形式。數(shù)字調(diào)制方法分為線性和

34、非線性兩種。在線性調(diào)制中，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過頻率位置搬移了；在非線性調(diào)制中已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不同，不是簡單的頻譜搬移，而是有其他新的頻率成分出現(xiàn)。振幅鍵控屬于線性調(diào)制，而移頻鍵控屬于非線性調(diào)制。可見，這些特點(diǎn)與模擬調(diào)制時(shí)也是相同的。非線性調(diào)制可能具有線性或恒定載波包絡(luò)，主要取決于基帶波形的脈沖成形。影響數(shù)字調(diào)制的因素：抗擾性，抗多徑衰落的能力，已調(diào)信號(hào)的帶寬以及使用，成本等因素；好的調(diào)制方案在低信噪比的情況下具有良好的誤碼性能、具有良好的抗多徑衰落能力、占有較小的帶寬、使用方便、成本低。16對(duì)于不同的應(yīng)用的要求，需要在選擇數(shù)字調(diào)制方案時(shí)進(jìn)行折

35、衷。2.1.6數(shù)字調(diào)制的性能指標(biāo)主要是通過功率有效性和帶寬有效性來反應(yīng)。 功率有效性：反映調(diào)制技術(shù)在低功率電平情況下保證系統(tǒng)誤碼性能的能力，可表述成在接收機(jī)輸入端特定的誤碼概率下，每比特的信號(hào)能量與噪聲功率譜密度之比。 帶寬有效性：反映調(diào)制技術(shù)在一定的頻帶內(nèi)容納數(shù)據(jù)的能力，提高數(shù)據(jù)率意味著減少每個(gè)數(shù)字符號(hào)的脈沖寬度。帶寬效率反映了對(duì)分配的帶寬是如何有效利用的，可表述成在給定的帶寬條件下每赫茲的數(shù)據(jù)通過率。 帶寬效率有一個(gè)基本的上限，由香農(nóng)定理： 其中c為信道容量，b為rf帶寬，s/n為信噪比?？傻茫?2.2 二進(jìn)制移頻鍵控用基帶數(shù)字信號(hào)控制載波頻率，稱為頻移鍵控（fsk）。當(dāng)傳送“1”碼時(shí)送出

36、一個(gè)頻率，傳送“0”碼時(shí)送出另一個(gè)頻率，稱為二元移頻鍵控（2fsk）。2.2.1 2fsk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式在二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）中，當(dāng)傳送“1”碼時(shí)對(duì)應(yīng)于載波頻率，傳送“0”碼時(shí)對(duì)應(yīng)于載波頻率。其中，為頻率為的載波初始相位，為頻率為的載波初始相位。令為的反碼，即則有：當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。 則2fsk信號(hào)可表示為： 其中，我們?cè)诜治鲋屑僭O(shè)為單個(gè)矩形脈沖序列，其表達(dá)式為：因此可知相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)可以看成是兩個(gè)2ask調(diào)幅信號(hào)之和。2.2.2 2fsk信號(hào)的波形2fsk信號(hào)波形可看作兩個(gè)2ask信號(hào)波形的合成。下圖是相位連續(xù)的2fsk信號(hào)波形。圖21相位連續(xù)的2fsk信號(hào)波形2.2.3 2

37、fsk信號(hào)的功率譜密度可將2fsk信號(hào)表示成兩個(gè)2ask信號(hào)的和，令: 其中為的反碼，則相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)可表示為 2fsk信號(hào)的功率譜密度的特點(diǎn)：2fsk信號(hào)的功率譜密度也由連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊帶譜疊加而成，而離散譜出現(xiàn)在和的兩個(gè)載頻位置上。 若兩個(gè)載頻之差較小，如小于，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；如載頻之差增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。如圖所示：圖22 2fsk信號(hào)的功率譜密度波形相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)的帶寬約為 如令，并稱為頻移指數(shù)，則 其中，為碼速。相位不連續(xù)的2fsk信號(hào)存在載波譜線，浪費(fèi)功率，只用于設(shè)備要求簡單的通信場合。32.2.4 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生方法一：用一

38、個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻。圖23 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生（一）方法二：鍵控法圖24 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生(二)鍵控法是利用矩形脈沖來控制開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。2.2.5 2fsk信號(hào)的解調(diào)一 ：非相干解調(diào)對(duì)于2fsk信號(hào)，實(shí)際中常采用非相干解調(diào)的方法。非相干解調(diào)如圖所示。圖25 2fsk的非相干解調(diào)方框圖2fsk信號(hào)相當(dāng)于兩路不同載頻的2ask信號(hào)，利用中心頻率為和的帶寬為帶通濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)分路接收，再經(jīng)包絡(luò)檢波和相減電路，最后作取樣判決。9 二：2fsk信號(hào)的相干解調(diào)圖26 2fsk的相干解調(diào)方框圖若收端能產(chǎn)生與接收的2fsk信號(hào)的頻率和相位一致的載頻，就能實(shí)現(xiàn)2fsk

39、信號(hào)的相干解調(diào)。上圖給出相干解調(diào)的原理圖。設(shè)在時(shí)間0-t內(nèi),發(fā)送”1”碼,信號(hào)為,則上面一路經(jīng)相乘和積分得 上式，設(shè)。 下面一路徑相乘與積分得 同理,也可簡化為 由上式可見: 1. 如果， 且當(dāng)為任意整數(shù)時(shí), 。 2. 如果， 且當(dāng)為任意整數(shù)時(shí), 。 如果二個(gè)可能發(fā)送的波形在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)相乘之后的積分為零,則稱這個(gè)波形為正交波形.這樣的波形,其相干的波形,其相干接收的誤碼最小. 由以上分析可見,滿足正交條件下的最小頻差是在的情況下使,即 或 而這時(shí)的移頻指數(shù),即頻差最小稱為最小頻移。后面就要討論最小頻移鍵控msk信號(hào)的基本特性。在討論之前,先說明數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的相關(guān)系數(shù)是有利于理解msk信號(hào)的

40、。42.2.6 二進(jìn)制移頻鍵控(2fsk)系統(tǒng)的總誤碼率一：2fsk包絡(luò)檢波法的誤碼率 在分析2fsk系統(tǒng)的抗噪聲性能時(shí)，通常認(rèn)為信道加性噪聲只對(duì)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，所以在計(jì)算系統(tǒng)的總誤碼率時(shí)，只考慮接收部分。這里我們所說的加性噪聲，既包括實(shí)際信道中的噪聲，也包括了接收設(shè)備噪聲折算到信號(hào)中的等效噪聲。 在二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）中，當(dāng)傳送“1”碼時(shí)對(duì)應(yīng)于載波頻率，傳送“0”碼時(shí)對(duì)應(yīng)于載波頻率。其中，為頻率為的載波的初始相位，為頻率為的載波的初始相位。為了分析問題的方便，以下我們假設(shè)、為零。令為的反碼，即，則有:當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，。 則2fsk系統(tǒng)中發(fā)送碼元信號(hào)可表示為: 其中圖27二進(jìn)制移頻鍵控

41、信號(hào)的包絡(luò)檢波方框圖 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的包絡(luò)檢波方框圖如圖6-3-8所示，圖中用兩個(gè)帶通濾波器來區(qū)分中心頻率為和的信息碼元，解調(diào)器(帶通濾波器)輸入端的信號(hào)為: 其中為高斯白噪聲，其雙邊帶功率譜密度為，假設(shè)圖所示的帶通濾波器剛好使相應(yīng)的信號(hào)無失真通過，則帶通濾波器的輸出信號(hào)為 其中 其中為高斯白噪聲通過帶通濾波器之后的噪聲，即為窄帶高斯白噪聲，將其表示為 假設(shè)在區(qū)間內(nèi)發(fā)送的碼元為“1”,則送入抽樣判決器進(jìn)行比較的兩路輸入的包絡(luò)分別為 根據(jù)前面的分析可知，的一維概率分布為廣義瑞利分布，而的一維概率分布為瑞利分布。10因此，它們的概率密度函數(shù)可表示為 式中，為的方差。二：2fsk相干解調(diào)法的誤碼

42、率圖28二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的相干解調(diào)方框圖從前面的分析可知，帶通濾波器的輸出信號(hào)為 其中 其中、分別為高斯白噪聲通過帶通濾波器、之后的噪聲，皆為窄帶高斯白噪聲，將其表示為 假設(shè)在區(qū)間內(nèi)發(fā)送的碼元為“1”,則送入抽樣判決器進(jìn)行比較的兩路輸入信號(hào)分別為 因?yàn)?、分別為高斯白噪聲，所以其抽樣值是均值為、方差為的正態(tài)隨機(jī)變量;而抽樣值也是均值為0、方差為的正態(tài)隨機(jī)變量。 則2fsk系統(tǒng)總的誤碼率為 下面求和: 令，則也是正態(tài)隨機(jī)變量，且均值為，方差。假設(shè)的概率密度函數(shù)為，所以 同理有 在大信噪比情況下，上式可近似為 5 第3章 msk(最小移頻鍵控)3.1msk（最小移頻鍵控簡介）定義：最小移頻鍵控(m

43、sk)是二進(jìn)制移頻鍵控(2fsk)的一種改進(jìn)型。在fsk方式中，相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個(gè)固定值。 在兩個(gè)相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。msk是對(duì)fsk信號(hào)作某種改進(jìn)，使其相位始終保持連續(xù)不變的一種調(diào)制。最小移頻鍵控又稱快速移頻鍵控(ffsk)。這里“最小”指的是能以最小的調(diào)制指數(shù)(即0.5)獲得正交信號(hào);而“快速”指的是對(duì)于給定的頻帶，它能比psk傳送更高的比特速率。msk是2fsk的一種特殊情況，它具有正交信號(hào)的最小頻差，在相鄰符號(hào)交界處相位保持連續(xù)。與其他形式的2fsk相比，msk具有一系列優(yōu)點(diǎn)。諸如，傳輸帶寬小，它是恒包絡(luò)信號(hào)，功率譜性能好，具有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能

44、力，特別是msk的幾種改進(jìn)型技術(shù)，大量用于移動(dòng)無線通信，抗衰落性能好。信號(hào)特點(diǎn)：1.已調(diào)信號(hào)幅度是恒定的；2.在一個(gè)碼元周期內(nèi)，信號(hào)包含14載波周期整數(shù)倍；3.碼元轉(zhuǎn)換時(shí)，相位連續(xù)無突變；4.信號(hào)頻偏嚴(yán)格等于1/4 tb，調(diào)制指數(shù)為0.5；5.信號(hào)相位在一個(gè)碼元周期內(nèi)變化/2產(chǎn)生原理：最小頻移鍵控是二進(jìn)制頻移鍵控的一個(gè)特例。其主瓣帶寬是psk 信號(hào)的, 主瓣內(nèi)能量達(dá)到99% 以上, 主旁瓣比達(dá)23db, 旁瓣滾降達(dá)到12db倍頻程。由此可見,msk 非常適合用于限帶信道。msk信號(hào)調(diào)制指數(shù)為0. 5, 在頻率變化時(shí)波形相位連續(xù)。為滿足這些條件,msk信號(hào)的中心頻率、基帶信號(hào)的碼速率以及瞬時(shí)頻率

45、、之間需要滿足一定關(guān)系, 即兩個(gè)瞬時(shí)頻率之和等于中心頻率的兩倍, 之差等于碼速率的一半, 中心頻率為碼速率的整數(shù)倍。常用的msk 信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有基于聲表面波濾波器的沖激法和轉(zhuǎn)換法等。根據(jù)正交法調(diào)制原理,msk信號(hào)可以看成余弦加權(quán)脈沖和正弦加權(quán)脈沖在 時(shí)間段內(nèi)的迭加結(jié)果,而將余弦加權(quán)脈沖響應(yīng)延遲 就得到了正弦加權(quán)脈沖響應(yīng)。根據(jù)這個(gè)原理, 沖激法和轉(zhuǎn)換法的實(shí)質(zhì)都是要得到如下脈沖響應(yīng) 沖激法已經(jīng)將該脈沖響應(yīng)固化到聲表面波濾波器中, 只要用由基帶信號(hào)控制的d 脈沖進(jìn)行激勵(lì), 就能輸出所需的msk信號(hào)。轉(zhuǎn)換法先對(duì)基帶信號(hào)作中心頻率為的psk調(diào)制,然后通過沖激響應(yīng)為2 t, 的濾波器就可輸出msk信

46、號(hào)。113.2 msk信號(hào)分析對(duì)第k個(gè)碼元的相位常數(shù)的選擇應(yīng)保證msk信號(hào)相位在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻是連續(xù)的。根據(jù)這一要求，可以得到相位約束條件為（）, 當(dāng)時(shí) 或（k-1） 當(dāng)時(shí)式中，若取的初始參考值，則或（模） 上式即反映了msk信號(hào)前后碼元區(qū)間的相位約束關(guān)系，表明msk信號(hào)在第k個(gè)碼元的相位常數(shù)不僅與當(dāng)前碼元的取值有關(guān)，而且還與前一碼元的取值及相位常數(shù)有關(guān)。由附加相位函數(shù)可以看出，是一直線方程，其斜率為,截距為。由于的取值為，故是分段線性的相位函數(shù)。因此，msk的整個(gè)相位路徑是由間隔為的一系列直線段所連成的折線。在任一個(gè)碼元期間，若，則線性增加；若，則線性減小2。對(duì)于給定的輸入信號(hào)序列，相應(yīng)的附加

47、相位函數(shù)的波形如圖所示。圖31附加相位函數(shù)的波形圖對(duì)于各種可能的輸入信號(hào)序列，的所有可能路徑如下圖所示，它是一個(gè)從到的網(wǎng)格圖。圖32 msk的相位網(wǎng)格圖 下面我們簡要討論一下msk信號(hào)的功率譜。msk信號(hào)，其單邊功率譜密度可表示為 根據(jù)上式畫出msk信號(hào)功率譜如圖所示，為了便于比較，圖中還畫出了2psk信號(hào)的功率譜。圖33msk信號(hào)的歸一化功率譜由上圖可以看出，與2psk相比，msk信號(hào)的功率譜更加緊湊，其第一個(gè)零點(diǎn)出現(xiàn)在處，而2psk的第一個(gè)零點(diǎn)出現(xiàn)在處。這表明，msk信號(hào)功率譜的主瓣所占的頻帶寬度比2psk信號(hào)的窄；當(dāng)時(shí)，msk的功率譜以的速率衰減，它要比2psk的衰減速率快得多，因此對(duì)鄰

48、道的干擾也較小。63.3 msk調(diào)制原理由msk信號(hào)的一般表示式可得 因?yàn)?代入上式可得 上式即為msk信號(hào)的正交表示形式。其同相分量為 也稱為i支路，其正交分量為 也稱為q支路。和稱為家權(quán)函數(shù)。根據(jù)msk信號(hào)調(diào)制器原理圖，輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列經(jīng)過差分編碼和串/并變換后，i支路信號(hào)經(jīng)加權(quán)調(diào)制和同相載波相乘輸出同相分量。q支路信號(hào)先延遲，經(jīng)加權(quán)調(diào)制和正交載波相乘輸出正交分量。和相減就可以得到已調(diào)msk信號(hào)。12圖34 msk信號(hào)調(diào)制器原理圖本章小結(jié)介紹數(shù)字調(diào)制技術(shù)，分析其功能特點(diǎn)。詳細(xì)闡述了二進(jìn)制移頻鍵控的波形，功率鋪密度，產(chǎn)生方式，解調(diào)方法，總誤碼率等。為下章具體設(shè)計(jì)電路仿真做鋪墊。接著分析了m

49、sk信號(hào)的特點(diǎn)及原理。第4章 msk數(shù)據(jù)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真4.1 msk調(diào)制電路設(shè)計(jì)最小頻移鍵控(msk)又稱快速頻移鍵控,它可以解決0-qpsk調(diào)制方式不能解決包絡(luò)起伏的問題,從而能夠產(chǎn)生恒定包絡(luò)、相位連續(xù)的調(diào)制信號(hào)。之所以稱為最小頻移鍵控,是由于其頻移指數(shù)h 等于0. 5 ,即它的兩個(gè)頻率差是最小的正交頻率差。7根據(jù)msk調(diào)制電路的原理以及電路圖，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，兩路信號(hào)，分別經(jīng)過兩個(gè)乘法器，然后對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)加權(quán)，再通過帶通濾波器進(jìn)行正交載波調(diào)制即可得到msk信號(hào)。具體的電路圖如圖4-1所示。圖4-1 msk仿真電路圖差分編碼后的二元碼序列如圖4-2所示圖4-2 差分編碼后的

50、二元碼序列經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后得到的兩路并行的相互間錯(cuò)開一個(gè)t的雙極性二元碼序列，波形和如圖4-3和4-4所示。13圖4-3 串并轉(zhuǎn)換后的波形圖4-4 串并轉(zhuǎn)換后的波形兩路信號(hào)分別經(jīng)過乘法器相乘調(diào)制后的波形如圖4-5和圖4-6所示圖4-5 調(diào)制后的波形圖4-6 調(diào)制后的波形調(diào)制后的兩路信號(hào)相加得到，波形如圖4-7所示圖4-7 與合成后所得信號(hào)4.2 仿真結(jié)果與結(jié)論取圖4-3中差分編碼的前10個(gè)碼元進(jìn)行舉例分析。由約束條件： 可得到相位常數(shù)與差分編碼后的碼元序列的關(guān)系如表1所示。同時(shí)結(jié)合附加相位函數(shù)，可畫出前10個(gè)數(shù)據(jù)序列的附加相位軌跡如圖4-9所示。t12345678910-111-1-1-1111-

51、10表1 相位常數(shù)與的關(guān)系圖4-9 差分編碼前10個(gè)碼元的附加相位軌跡經(jīng)過上述仿真分析，可驗(yàn)證具有下列特征：1.信號(hào)包絡(luò)恒定；2.在一個(gè)比特寬度t內(nèi)，若，則頻率為；若，則頻率為。頻率差為，頻移指數(shù)為；3.在兩個(gè)碼元交接處，相位是連續(xù)的；4.在一個(gè)比特寬度內(nèi)，相對(duì)于載波相位，附加相位按變化。 總結(jié)上述分析即仿真過程，說明了圖4-1確實(shí)可以構(gòu)成最小移頻鍵控系統(tǒng)，為構(gòu)造實(shí)際的系統(tǒng)獲取了一定的先驗(yàn)知識(shí)，提高了系統(tǒng)的研制效率。8本章小結(jié)通過構(gòu)造multisim仿真電路圖并運(yùn)行，分析了電路圖各個(gè)環(huán)節(jié)的信號(hào)波形情況，對(duì)具體信號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析和說明。得出了最后的仿真結(jié)果。并且分析了所得信號(hào)的一些特征。結(jié) 論當(dāng)今信息時(shí)代，對(duì)于信息的傳輸數(shù)字通信已經(jīng)成為重要手段。本文根據(jù)當(dāng)今現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)數(shù)字調(diào)制方式的一種，最小移頻鍵控技術(shù)msk進(jìn)行了研究分析并通過仿真軟件multisim對(duì)信號(hào)進(jìn)行了仿真分析。本文主要介紹了最小移頻鍵控的工作原理，研究和分析實(shí)現(xiàn)了msk調(diào)制的方法，以及通過計(jì)算最小移頻鍵控信號(hào)的單邊功率譜密度函數(shù)，并將它與常見的二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)進(jìn)行比較，得出了最小移頻鍵控信號(hào)一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)：與