課題1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制

1、2022-5-191課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制課題二課題二 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制課題三課題三 定時(shí)和同步原理定時(shí)和同步原理模塊四模塊四 數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)2022-5-192本模塊學(xué)習(xí)要求本模塊學(xué)習(xí)要求：l掌握：掌握：二進(jìn)制幅度鍵控二進(jìn)制幅度鍵控2ASK2ASK、頻率鍵控、頻率鍵控2FSK2FSK和相位鍵控和相位鍵控2PSK2PSK三三種基本調(diào)制方式的原理、調(diào)制和解調(diào)電路形式種基本調(diào)制方式的原理、調(diào)制和解調(diào)電路形式掌握：掌握：相干調(diào)制和鍵控調(diào)制兩種方法相干調(diào)制和鍵控調(diào)制兩種方法掌握：掌握：相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法了解：相位連

2、續(xù)的移頻鍵控了解：相位連續(xù)的移頻鍵控CPFSKCPFSK、最小移頻鍵控、最小移頻鍵控MSKMSK、高斯最、高斯最小移頻鍵控小移頻鍵控GMSKGMSK等等掌握：相位鍵控有絕對(duì)移相和相對(duì)移相兩種方案，其中相對(duì)移掌握：相位鍵控有絕對(duì)移相和相對(duì)移相兩種方案，其中相對(duì)移相可以克服傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的相位模糊現(xiàn)象相可以克服傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的相位模糊現(xiàn)象了解：為什么要采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制了解：為什么要采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制掌握掌握: :定時(shí)和同步的有關(guān)概念定時(shí)和同步的有關(guān)概念模塊四模塊四 數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)2022-5-193模塊四模塊四 數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)任務(wù)引入任務(wù)引入 在上一章

3、節(jié)中，我們比較詳細(xì)地討論了數(shù)字基帶傳輸系在上一章節(jié)中，我們比較詳細(xì)地討論了數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。而在實(shí)際通信中，絕大部分情況下的信道都不能直接傳統(tǒng)。而在實(shí)際通信中，絕大部分情況下的信道都不能直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)，而必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些輸數(shù)字基帶信號(hào)，而必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行調(diào)制，使載波信號(hào)的這些參量隨該數(shù)字基帶信號(hào)的參量進(jìn)行調(diào)制，使載波信號(hào)的這些參量隨該數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化，這就是變化而變化，這就是數(shù)字調(diào)制傳輸數(shù)字調(diào)制傳輸。也稱為數(shù)字頻帶傳輸。也稱為數(shù)字頻帶傳輸。 因?yàn)閿?shù)字基帶信號(hào)具有豐富的因?yàn)閿?shù)字基帶信號(hào)具有豐富的低頻成分低頻成分，只適合在，只適合在低通型低

4、通型信道信道中傳輸（比如雙絞線），但是在通信系統(tǒng)中實(shí)際使用的信中傳輸（比如雙絞線），但是在通信系統(tǒng)中實(shí)際使用的信道多為道多為帶通型帶通型，例如各個(gè)頻段的，例如各個(gè)頻段的無(wú)線信道無(wú)線信道、限定頻率范圍的、限定頻率范圍的同同軸電纜軸電纜等。為了使數(shù)字信號(hào)能在等。為了使數(shù)字信號(hào)能在帶通信道帶通信道中傳輸，必須采用中傳輸，必須采用數(shù)數(shù)字調(diào)制字調(diào)制方式。方式。模塊四模塊四 數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)1.1. 主要原因是主要原因是帶通型信道帶通型信道比比低通型信道低通型信道帶寬大得多帶寬大得多，可以采用頻分復(fù)用技術(shù)傳輸，可以采用頻分復(fù)用技術(shù)傳輸多路信號(hào)多路信號(hào) 2. 2.若要利用無(wú)線電信道，必須把低

5、頻信若要利用無(wú)線電信道，必須把低頻信號(hào)號(hào)“變變”成成射頻信號(hào)射頻信號(hào)。2022-5-194 那么為什么一定要在帶通型信道中傳那么為什么一定要在帶通型信道中傳輸數(shù)字信號(hào)呢？輸數(shù)字信號(hào)呢？ 2022-5-195一、調(diào)制概述一、調(diào)制概述 1 1、基帶信號(hào)的調(diào)制過(guò)程和作用、基帶信號(hào)的調(diào)制過(guò)程和作用課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信息源信息源語(yǔ)言語(yǔ)言音樂音樂圖像圖像直接轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)換頻率很低的電信號(hào)頻率很低的電信號(hào)包括（或不包括）直包括（或不包括）直流分量的低通頻譜流分量的低通頻譜最高頻率和最低頻最高頻率和最低頻率之比遠(yuǎn)大于率之比遠(yuǎn)大于1 1基帶信號(hào)基帶信號(hào)如電話信號(hào)的頻率范圍如電話信號(hào)的頻率范

6、圍在在3003003400Hz3400Hz圖圖4-1-1 4-1-1 信號(hào)變換過(guò)程信號(hào)變換過(guò)程2022-5-196在實(shí)際通信中，多數(shù)信道（無(wú)線、有線）不能直接傳輸數(shù)字在實(shí)際通信中，多數(shù)信道（無(wú)線、有線）不能直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)。對(duì)于有線信道基帶信號(hào)。對(duì)于有線信道: :一方面，一方面，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)為模擬信號(hào)傳輸而設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的通信網(wǎng)為模擬信號(hào)傳輸而設(shè)計(jì)，數(shù)字基帶信，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接進(jìn)入該通信網(wǎng)；號(hào)不能直接進(jìn)入該通信網(wǎng)；另一方面，另一方面，傳輸線路中存在大量的電容、變壓器等隔直設(shè)備傳輸線路中存在大量的電容、變壓器等隔直設(shè)備，不利于數(shù)字基帶信號(hào)（富含低頻或直流分量）的傳輸不利于數(shù)字基帶信號(hào)（富含低頻

7、或直流分量）的傳輸。課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制對(duì)于無(wú)線信道，由于數(shù)字基帶信號(hào)的頻率較低，不能通對(duì)于無(wú)線信道，由于數(shù)字基帶信號(hào)的頻率較低，不能通過(guò)有限尺寸的天線進(jìn)行有效輻射。過(guò)有限尺寸的天線進(jìn)行有效輻射。2022-5-197課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制調(diào)制器調(diào)制器原始信號(hào)原始信號(hào)調(diào)制：發(fā)送端把基帶信號(hào)頻譜調(diào)制：發(fā)送端把基帶信號(hào)頻譜搬移到給定信道通帶內(nèi)的過(guò)程搬移到給定信道通帶內(nèi)的過(guò)程解調(diào)器解調(diào)器原始信號(hào)原始信號(hào)解調(diào)：在接收端把已搬到給定信道解調(diào)：在接收端把已搬到給定信道通帶內(nèi)的頻譜還原為基帶信號(hào)的過(guò)程通帶內(nèi)的頻譜還原為基帶信號(hào)的過(guò)程圖圖4-1-2 4-1-2 調(diào)制解調(diào)

8、信號(hào)變換過(guò)程調(diào)制解調(diào)信號(hào)變換過(guò)程2022-5-198調(diào)制在通信中的作用調(diào)制在通信中的作用：（1 1）調(diào)制把基帶信號(hào)頻譜搬移到一定的頻帶范圍以適應(yīng)信道調(diào)制把基帶信號(hào)頻譜搬移到一定的頻帶范圍以適應(yīng)信道 的要求的要求。課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制電磁波在真空中的速度信號(hào)頻率波長(zhǎng)，cffc（2 2）經(jīng)過(guò)調(diào)制后的頻帶信號(hào)更容易輻射，從而滿足無(wú)線通信）經(jīng)過(guò)調(diào)制后的頻帶信號(hào)更容易輻射，從而滿足無(wú)線通信的要求。的要求。（3 3）實(shí)現(xiàn)頻率分配實(shí)現(xiàn)頻率分配。（4 4）實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。（5 5）減少噪聲和干擾的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力減少噪聲和干擾的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力。2022-5-

9、1992 2、調(diào)制的類型、調(diào)制的類型 課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制調(diào)制器調(diào)制器輸入信號(hào)輸入信號(hào)S（t）輸輸出信號(hào)出信號(hào)Sm（t）載波信號(hào)載波信號(hào)c（t）2022-5-19102 2、調(diào)制的類型、調(diào)制的類型 課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制sm (f )頻譜之間呈線性搬移頻譜之間呈線性搬移關(guān)系：關(guān)系：AMAM、ASKASK線 性 調(diào)線 性 調(diào)制制非線性調(diào)制非線性調(diào)制s (f )sm (f )頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系：關(guān)系：FMFM、PMPM、FSKFSK 調(diào)制器調(diào)制器s (t )sm (t )C (t )m(t)改變載波信號(hào)改變載波信號(hào)C(t)的不同參

10、數(shù)的不同參數(shù)幅度調(diào)制：幅度調(diào)制：AM、PAM、ASK 頻率調(diào)制：頻率調(diào)制：FM、FSK相位調(diào)制：相位調(diào)制：PM、PPM、PSK原始信號(hào)頻譜原始信號(hào)頻譜2022-5-1911課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 在調(diào)制器中選擇不同的參數(shù)，可以把調(diào)制分成不同的類型。在調(diào)制器中選擇不同的參數(shù)，可以把調(diào)制分成不同的類型。（1 1）輸入信號(hào)的不同）輸入信號(hào)的不同-模擬調(diào)制模擬調(diào)制和和數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制；（2 2）載波信號(hào)的不同）載波信號(hào)的不同-脈沖載波調(diào)制和連續(xù)載波調(diào)制。脈沖載波調(diào)制和連續(xù)載波調(diào)制。（3 3）調(diào)制后的頻譜和原始信號(hào)頻譜呈線性搬移關(guān)系）調(diào)制后的頻譜和原始信號(hào)頻譜呈線性搬移關(guān)系-線性調(diào)線

11、性調(diào)制制，如，如AMAM、ASKASK。否則為。否則為非線性調(diào)制非線性調(diào)制，如，如FMFM、PMPM、FSKFSK。我們重點(diǎn)研究調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)、載波為正弦波的數(shù)字調(diào)我們重點(diǎn)研究調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)、載波為正弦波的數(shù)字調(diào)制。其他調(diào)制只做概念性介紹。制。其他調(diào)制只做概念性介紹。3、數(shù)字調(diào)制的種類、數(shù)字調(diào)制的種類2022-5-1912課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 和模擬調(diào)制相似，數(shù)字調(diào)制所用的和模擬調(diào)制相似，數(shù)字調(diào)制所用的載波載波一般也是連續(xù)的正弦一般也是連續(xù)的正弦型信號(hào)，但調(diào)制信號(hào)則為型信號(hào)，但調(diào)制信號(hào)則為數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)。理論上講，載波形式可。理論上講，載波形式可

12、以是任意的（比如三角波、方波等），只要適合在帶通信道中傳以是任意的（比如三角波、方波等），只要適合在帶通信道中傳輸即可。之所以在實(shí)際通信中多選用正弦型信號(hào)，是因?yàn)樗哂休敿纯伞Ｖ栽趯?shí)際通信中多選用正弦型信號(hào)，是因?yàn)樗哂行问胶?jiǎn)單、便于產(chǎn)生和接收等特點(diǎn)。與模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制、形式簡(jiǎn)單、便于產(chǎn)生和接收等特點(diǎn)。與模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制相對(duì)應(yīng)，數(shù)字調(diào)制也分為三種基本方式：頻率調(diào)制和相位調(diào)制相對(duì)應(yīng)，數(shù)字調(diào)制也分為三種基本方式：幅幅度鍵控（度鍵控（ASKASK）、頻移鍵控（頻移鍵控（FSKFSK）和和相移鍵控（相移鍵控（PSKPSK）。 但是請(qǐng)大家注意，實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)制非常復(fù)雜，如

13、但是請(qǐng)大家注意，實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)制非常復(fù)雜，如GMSKGMSK（高（高斯濾波最小頻移鍵控）斯濾波最小頻移鍵控）、QPSKQPSK（四相絕對(duì)相移鍵控）（四相絕對(duì)相移鍵控）、QAMQAM（正（正交幅度調(diào)制）、交幅度調(diào)制）、OFDMOFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)，（正交頻分復(fù)用技術(shù)，多載波調(diào)制（多載波調(diào)制（MCMMCM）的一種）等在實(shí)際應(yīng)用中比較多。的一種）等在實(shí)際應(yīng)用中比較多。2022-5-1913課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制幅移鍵控調(diào)制因?yàn)閭鬏斝实?，在?shí)際應(yīng)用中已經(jīng)很少采用，但幅移鍵控調(diào)制因?yàn)閭鬏斝实停趯?shí)際應(yīng)用中已經(jīng)很少采用，但它是研究數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。先了解它是研究數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。

14、先了解ASKASK調(diào)制，就比較容易理解頻調(diào)制，就比較容易理解頻移鍵控（移鍵控（FSKFSK）調(diào)制和相移鍵控（）調(diào)制和相移鍵控（PSKPSK）調(diào)制的原理。）調(diào)制的原理。二、二、二進(jìn)制幅移鍵控（二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK2ASK）用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波幅度載波幅度進(jìn)行調(diào)制的方式稱為進(jìn)行調(diào)制的方式稱為幅移鍵控幅移鍵控，幅移，幅移鍵控（也稱振幅調(diào)制）記作鍵控（也稱振幅調(diào)制）記作ASKASK，或稱其為開關(guān)鍵控（通斷鍵，或稱其為開關(guān)鍵控（通斷鍵控），記作控），記作OOKOOK（On Off KeyingOn Off Keying）；二進(jìn)制幅移鍵控通常記作）；二進(jìn)制幅移鍵控通常記作2ASK2AS

15、K。1 1、基本原理及其形成、基本原理及其形成 2ASK2ASK的原理是的原理是“0 0、1”1”碼去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)碼去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出，有載波輸出時(shí)表示發(fā)送斷時(shí)續(xù)地輸出，有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”1”碼，無(wú)載波輸出時(shí)碼，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送表示發(fā)送“0”0”碼。碼。 2022-5-1914課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制基帶信號(hào)基帶信號(hào)圖圖4-1-6 2ASK信號(hào)波形示意圖信號(hào)波形示意圖 2ASK2ASK信號(hào)可以表示成一個(gè)單極性矩形脈沖序列（單極性信號(hào)可以表示成一個(gè)單極性矩形脈沖序列（單極性不歸零碼）與一個(gè)正弦載波的乘積。不歸零碼）與一個(gè)正弦載

16、波的乘積。2022-5-1915課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法有兩種，即二進(jìn)制幅移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法有兩種，即模擬振幅調(diào)制法模擬振幅調(diào)制法和和數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法。（1）模擬振幅調(diào)制法）模擬振幅調(diào)制法BPFA coscts (t) SASK (t) a)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)（單極性（單極性NRZNRZ）SASK (t) A coscts (t) b)數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)（單極性（單極性NRZNRZ）圖圖4-1-7 2ASK波形產(chǎn)生器方框圖波形產(chǎn)生器方框圖a) 模擬調(diào)制法模擬調(diào)制法 b）數(shù)字鍵控法）數(shù)字鍵控法2022-5-1916課題一課題一 二

17、進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 這里的模擬幅度調(diào)制和模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)幅（這里的模擬幅度調(diào)制和模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)幅（AMAM）框圖是）框圖是一樣的，屬于一樣的，屬于相干調(diào)制。但不同的是調(diào)制信號(hào)為為數(shù)字信號(hào)（單相干調(diào)制。但不同的是調(diào)制信號(hào)為為數(shù)字信號(hào)（單極性不歸零碼）。極性不歸零碼）。 （2 2）數(shù)字鍵控法）數(shù)字鍵控法 由二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制一個(gè)開關(guān)電路，當(dāng)信碼為由二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制一個(gè)開關(guān)電路，當(dāng)信碼為“1”1”時(shí)，開關(guān)接通，有高頻載波輸出；當(dāng)信碼為時(shí)，開關(guān)接通，有高頻載波輸出；當(dāng)信碼為“0”0”時(shí)，開關(guān)斷開，時(shí)，開關(guān)斷開，無(wú)高頻載波輸出。無(wú)高頻載波輸出。 2ASK2ASK信號(hào)由于始終有

18、一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)為零，信號(hào)由于始終有一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)為零，即處于斷開狀態(tài)，故常稱之為通斷鍵控（即處于斷開狀態(tài)，故常稱之為通斷鍵控（OOKOOK）信號(hào)。）信號(hào)。 實(shí)際電路說(shuō)明：在實(shí)際應(yīng)用中，高頻載波經(jīng)過(guò)分頻送到與非實(shí)際電路說(shuō)明：在實(shí)際應(yīng)用中，高頻載波經(jīng)過(guò)分頻送到與非門，與非門在基帶信號(hào)的控制下工作，當(dāng)基帶信號(hào)為高電平門，與非門在基帶信號(hào)的控制下工作，當(dāng)基帶信號(hào)為高電平“1”1”時(shí)，門打開，高頻方波信號(hào)通過(guò)與非門，送到三極管的基極，時(shí)，門打開，高頻方波信號(hào)通過(guò)與非門，送到三極管的基極，2022-5-1917課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 由三極管的發(fā)射極輸出，經(jīng)過(guò)帶通濾波器后輸出高頻載波；

19、由三極管的發(fā)射極輸出，經(jīng)過(guò)帶通濾波器后輸出高頻載波；當(dāng)基帶信號(hào)為低電平當(dāng)基帶信號(hào)為低電平“0”0”時(shí)，與非門被封鎖，載波信號(hào)不能通時(shí)，與非門被封鎖，載波信號(hào)不能通過(guò)與非門，無(wú)高頻載波輸出。過(guò)與非門，無(wú)高頻載波輸出。圖圖4-1-8 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法（數(shù)字鍵控法）信號(hào)的產(chǎn)生方法（數(shù)字鍵控法）2ASK2ASK產(chǎn)生動(dòng)畫產(chǎn)生動(dòng)畫【例例4-1-14-1-1】已知一信碼為已知一信碼為1001101110010010011011100100，試畫出它的，試畫出它的2ASK2ASK信號(hào)的波形（載波信號(hào)為余弦信號(hào)）。信號(hào)的波形（載波信號(hào)為余弦信號(hào)）。2022-5-1918課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)

20、字調(diào)制2 2、2ASK2ASK信號(hào)的頻譜分析信號(hào)的頻譜分析 信號(hào)的頻譜分析非常復(fù)雜，這里我們補(bǔ)充介紹一些基本概念。信號(hào)的頻譜分析非常復(fù)雜，這里我們補(bǔ)充介紹一些基本概念。信號(hào)的波形，我們通常稱為信號(hào)的波形，我們通常稱為時(shí)域波形時(shí)域波形，指信號(hào)隨時(shí)間變化的波形，指信號(hào)隨時(shí)間變化的波形，任何一個(gè)時(shí)域波形都有一個(gè)頻域波形對(duì)應(yīng)，但分析頻域波形往往任何一個(gè)時(shí)域波形都有一個(gè)頻域波形對(duì)應(yīng)，但分析頻域波形往往要用到傅立葉變換。要用到傅立葉變換。 在對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的時(shí)候，有時(shí)講在對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的時(shí)候，有時(shí)講頻譜頻譜，有時(shí)講，有時(shí)講功率譜功率譜，這兩者是有些區(qū)別的。這兩者是有些區(qū)別的。 頻譜分為頻譜分為幅度

21、頻譜幅度頻譜和和相位頻譜相位頻譜。所謂幅度頻譜是指信號(hào)的幅。所謂幅度頻譜是指信號(hào)的幅度隨頻率變化的情況；所謂相位頻譜是指信號(hào)的相位隨頻率變化度隨頻率變化的情況；所謂相位頻譜是指信號(hào)的相位隨頻率變化的情況。的情況。 對(duì)功率有限的頻帶信號(hào)的頻譜分析通常用其對(duì)功率有限的頻帶信號(hào)的頻譜分析通常用其功率譜功率譜來(lái)表示，來(lái)表示，而不分析其相位頻譜。而不分析其相位頻譜。2022-5-1919課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 所謂功率譜是指單位頻帶內(nèi)信號(hào)的功率隨頻率變化的情況。所謂功率譜是指單位頻帶內(nèi)信號(hào)的功率隨頻率變化的情況。保留頻譜的幅度信息，但是丟掉了相位信息，所以頻譜不同的信保留頻譜的幅度信

22、息，但是丟掉了相位信息，所以頻譜不同的信號(hào)其功率譜是可能相同的。有一個(gè)重要區(qū)別：號(hào)其功率譜是可能相同的。有一個(gè)重要區(qū)別： 功率譜是隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)平均概念，平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功功率譜是隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)平均概念，平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜是一個(gè)率譜是一個(gè)確定函數(shù)確定函數(shù)；而頻譜是隨機(jī)過(guò)程樣本的傅立葉；而頻譜是隨機(jī)過(guò)程樣本的傅立葉變換，對(duì)于一個(gè)隨機(jī)過(guò)程而言，頻譜也是一個(gè)變換，對(duì)于一個(gè)隨機(jī)過(guò)程而言，頻譜也是一個(gè)“隨機(jī)過(guò)隨機(jī)過(guò)程程”。（隨機(jī)的頻域序列）。（隨機(jī)的頻域序列）2022-5-1920課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制離散譜：由載波離散譜：由載波分量確定分量確定 連續(xù)譜：由基帶信連續(xù)譜：由基帶信號(hào)波

23、形確定號(hào)波形確定 第一旁瓣峰值比主第一旁瓣峰值比主峰衰減峰衰減14dB B2ASK是基帶信號(hào)波是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍形帶寬的兩倍 圖圖4-1-9 2ASK4-1-9 2ASK信號(hào)的功率譜信號(hào)的功率譜2022-5-1921課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 由圖中可以看出，幅度鍵控信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)功系譜由圖中可以看出，幅度鍵控信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)功系譜的線性搬移，所以其頻譜寬度是二進(jìn)制基帶信號(hào)的兩倍。由于基的線性搬移，所以其頻譜寬度是二進(jìn)制基帶信號(hào)的兩倍。由于基帶信號(hào)是矩形波，其頻譜寬度從理論上來(lái)說(shuō)為無(wú)窮大，以載波帶信號(hào)是矩形波，其頻譜寬度從理論上來(lái)說(shuō)為無(wú)窮大，以載波c c為中

24、心頻率，在功率譜密度的第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)之間集中了信號(hào)為中心頻率，在功率譜密度的第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)之間集中了信號(hào)的主要功率，因此的主要功率，因此, ,通常取第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)的帶寬作為傳輸帶寬，通常取第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)的帶寬作為傳輸帶寬，稱之為稱之為譜零點(diǎn)帶寬譜零點(diǎn)帶寬。2022-5-1922課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 2ASK 2ASK的功率譜具有以下特點(diǎn)：的功率譜具有以下特點(diǎn)：（1 1）2ASK2ASK信號(hào)的功率密度是相應(yīng)的單極性數(shù)字基帶信號(hào)功率密信號(hào)的功率密度是相應(yīng)的單極性數(shù)字基帶信號(hào)功率密度形狀不變的平移至度形狀不變的平移至fcfc（fcfc為載波信號(hào)頻率）處形成的，即為載波信號(hào)頻率）處形成的

25、，即2ASK2ASK信號(hào)的功率譜密度由信號(hào)的功率譜密度由連續(xù)譜連續(xù)譜和和離散譜離散譜兩部分組成。兩部分組成。（2 2）2ASK2ASK信號(hào)的帶寬信號(hào)的帶寬B B2ASK2ASK是單極性數(shù)字基帶信號(hào)帶寬是單極性數(shù)字基帶信號(hào)帶寬f fs s的兩倍。的兩倍。 f fS S是基帶信號(hào)的頻率，是基帶信號(hào)的頻率，R RB B=1/Ts=1/Ts是基帶信號(hào)碼元傳輸速率。是基帶信號(hào)碼元傳輸速率。（3 3）2ASK2ASK的頻帶利用率只有直接傳輸基帶信號(hào)的一半。的頻帶利用率只有直接傳輸基帶信號(hào)的一半。B B增加一增加一倍，頻帶利用率下降一半。倍，頻帶利用率下降一半。BsRfBB222ASK2基BMRBRBb2l

26、og2022-5-1923課題一課題一 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 【例例4-1-24-1-2】假設(shè)電話信道具有理想的帶通特性，假設(shè)電話信道具有理想的帶通特性，頻率范圍為頻率范圍為300-3400Hz300-3400Hz，試問該信道在單向傳輸，試問該信道在單向傳輸2ASK2ASK信號(hào)時(shí)信號(hào)時(shí)最大最大的傳輸碼率為多少？的傳輸碼率為多少？【例例4-1-24-1-2】解答：電話信道帶寬解答：電話信道帶寬B=3400-300=3100B=3400-300=3100（HzHz），也就），也就是說(shuō)是說(shuō)B B2ASK2ASK=3100Hz=3100Hz。 該信道在傳送該信道在傳送2ASK2ASK信號(hào)時(shí)，由

27、于信號(hào)時(shí)，由于2ASK2ASK信號(hào)的帶寬是基帶信信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)的號(hào)的2 2倍，因此該信道的等效基帶帶寬為倍，因此該信道的等效基帶帶寬為B B2ASK2ASK/2=1550Hz/2=1550Hz。 根據(jù)無(wú)碼間串?dāng)_條件（奈奎斯特第一準(zhǔn)則），基帶帶寬為根據(jù)無(wú)碼間串?dāng)_條件（奈奎斯特第一準(zhǔn)則），基帶帶寬為1550Hz1550Hz信道最高碼元傳輸速率為信道最高碼元傳輸速率為R RB B=2=21550=31001550=3100波特波特2022-5-19242ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法3 3、2ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法 從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)基帶信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)從已調(diào)信

28、號(hào)中恢復(fù)基帶信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)，是調(diào)制的逆過(guò)，是調(diào)制的逆過(guò)程。包括程。包括非相干解調(diào)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)相干解調(diào)（同步檢波法）。（同步檢波法）。簡(jiǎn)單的說(shuō)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，非相干解調(diào)是指接收端不需要恢復(fù)載波信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)非相干解調(diào)是指接收端不需要恢復(fù)載波信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)解調(diào)，而，而相干解調(diào)則是在接收端必須恢復(fù)與發(fā)送端一致的載波才相干解調(diào)則是在接收端必須恢復(fù)與發(fā)送端一致的載波才能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。（1 1）2ASK2ASK信號(hào)的非相干解調(diào)信號(hào)的非相干解調(diào) 非相干解調(diào)又稱為包絡(luò)檢波法。非相干解調(diào)又稱為包絡(luò)檢波法。帶通濾波器帶通濾波器的作用是使的作用是使2ASK2ASK信號(hào)完

29、整地通過(guò)，經(jīng)包絡(luò)檢波器后，輸出其包絡(luò)。信號(hào)完整地通過(guò)，經(jīng)包絡(luò)檢波器后，輸出其包絡(luò)。低通濾波低通濾波器（器（LPFLPF）的作用是濾除高頻雜波）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過(guò)。，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過(guò)。2022-5-19252ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法 抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成，經(jīng)抽樣、判決后將，經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖，通常位于每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于是很窄的脈沖，通常位于每個(gè)碼元的中央位置，其重

30、復(fù)周期等于碼元的寬度。碼元的寬度。 2ASK 2ASK非相干解調(diào)和模擬調(diào)幅非相干解調(diào)和模擬調(diào)幅AMAM信號(hào)的解調(diào)一樣，但不同的是信號(hào)的解調(diào)一樣，但不同的是2ASK2ASK解調(diào)增加了一個(gè)解調(diào)增加了一個(gè)“抽樣判決器抽樣判決器”，這對(duì)于提高數(shù)字信號(hào)的接，這對(duì)于提高數(shù)字信號(hào)的接收性能是十分必要的。收性能是十分必要的。 包絡(luò)檢波動(dòng)畫包絡(luò)檢波動(dòng)畫2022-5-19262ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法包絡(luò)檢波器各點(diǎn)波形包絡(luò)檢波器各點(diǎn)波形請(qǐng)大家利用以前所學(xué)知識(shí)理解這些請(qǐng)大家利用以前所學(xué)知識(shí)理解這些波形波形2022-5-19272ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法（2 2）2ASK2ASK信

31、號(hào)的相干解調(diào)信號(hào)的相干解調(diào) 相干解調(diào)也稱為相干解調(diào)也稱為同步解調(diào)同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波波同頻、同相同頻、同相的本地載波信號(hào)，稱其為的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波同步載波或或相干載波相干載波。 相干解調(diào)是一種常見的解調(diào)方法相干解調(diào)是一種常見的解調(diào)方法，它是在接收端利用，它是在接收端利用相干相干載波載波與接收信號(hào)進(jìn)行相乘，得到包含基帶信號(hào)頻率分量的輸出信與接收信號(hào)進(jìn)行相乘，得到包含基帶信號(hào)頻率分量的輸出信號(hào)，然后通過(guò)低通濾波器濾除無(wú)用頻率分量，讓基帶信號(hào)通過(guò)，號(hào)，然后通過(guò)低通濾波器濾除無(wú)用頻率分量，讓基帶信號(hào)通過(guò)，并將其送至抽樣電路進(jìn)行判決。并將其送至抽

32、樣電路進(jìn)行判決。圖圖4-1-10 2ASK4-1-10 2ASK信號(hào)的相干解調(diào)信號(hào)的相干解調(diào)2022-5-19282ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法圖圖4-1-13 2ASK4-1-13 2ASK信號(hào)的相干解調(diào)框圖中各點(diǎn)波形信號(hào)的相干解調(diào)框圖中各點(diǎn)波形2ASK2ASK相干解調(diào)動(dòng)畫相干解調(diào)動(dòng)畫2022-5-19292ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法 采用采用相干解調(diào)相干解調(diào)（同步檢波法同步檢波法），接收端必須提供一個(gè)與），接收端必須提供一個(gè)與2ASK2ASK信號(hào)載波保持同頻、同相的相干載波信號(hào)，可以通過(guò)信號(hào)載波保持同頻、同相的相干載波信號(hào)，可以通過(guò)窄帶濾波器窄帶濾波器或或鎖相

33、環(huán)來(lái)提取同步載波鎖相環(huán)來(lái)提取同步載波。顯然，提取本地同步載波會(huì)導(dǎo)致設(shè)備。顯然，提取本地同步載波會(huì)導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難。復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難。 對(duì)于對(duì)于2ASK2ASK信號(hào)，通常使用信號(hào)，通常使用包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法。包絡(luò)檢波法具有設(shè)備。包絡(luò)檢波法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。2022-5-1930二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）三、二進(jìn)制頻移鍵控（三、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 用基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)用基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)載波頻率載波頻率進(jìn)行調(diào)制的方式稱為進(jìn)行調(diào)制的方式稱為頻移鍵控頻移鍵控，頻移鍵控也稱為頻移鍵控也稱為頻率

34、調(diào)制頻率調(diào)制，記作，記作FSKFSK，二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控通常，二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控通常記作記作2FSK2FSK。1 1、基本原理及其形成、基本原理及其形成 2FSK2FSK的原理是用載波的頻率變化傳送數(shù)字信號(hào)，即用所傳的原理是用載波的頻率變化傳送數(shù)字信號(hào)，即用所傳送的數(shù)字信號(hào)控制載波的頻率變化，而載波的幅度則保持不變。送的數(shù)字信號(hào)控制載波的頻率變化，而載波的幅度則保持不變。信碼為信碼為“1”1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)，對(duì)應(yīng)的2FSK2FSK信號(hào)是一個(gè)頻率為信號(hào)是一個(gè)頻率為f f1 1的載波，信碼的載波，信碼為為“0”0”時(shí)，時(shí)，2FSK2FSK信號(hào)是一個(gè)頻率為信號(hào)是一個(gè)頻率為f f2 2的載波，的載波，

35、f f1 1 和和f f2 2的大小由的大小由收發(fā)雙方通信協(xié)議確定。收發(fā)雙方通信協(xié)議確定。2022-5-1931二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)單極性單極性NRZ2FSK信號(hào)波形信號(hào)波形 基帶信號(hào)起到開關(guān)控制作用，當(dāng)基帶信號(hào)為基帶信號(hào)起到開關(guān)控制作用，當(dāng)基帶信號(hào)為“1”1”碼時(shí)，輸碼時(shí)，輸出頻率為出頻率為f f1 1的載頻；當(dāng)基帶信號(hào)為的載頻；當(dāng)基帶信號(hào)為“0”0”碼時(shí)，輸出頻率為碼時(shí)，輸出頻率為f f2 2的的載頻。載頻。 一般將一般將f fc c= =（f f1 1+f+f2 2）/2/2稱為稱為標(biāo)稱載頻標(biāo)稱載頻，將，將f=|f=|f f2 2-

36、f- f1 1| |稱為稱為頻移寬度頻移寬度，簡(jiǎn)稱頻移。，簡(jiǎn)稱頻移。 2FSK2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法有模擬調(diào)頻法和頻率選擇法。前者產(chǎn)信號(hào)的產(chǎn)生方法有模擬調(diào)頻法和頻率選擇法。前者產(chǎn)生生相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)，后者產(chǎn)生信號(hào)，后者產(chǎn)生相位不連續(xù)相位不連續(xù)的的2FSK2FSK信號(hào)。信號(hào)。2022-5-19322ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法（1 1）模擬調(diào)頻法）模擬調(diào)頻法 所謂所謂模擬調(diào)頻法模擬調(diào)頻法就是將輸入的基帶脈沖去控制一個(gè)振蕩器就是將輸入的基帶脈沖去控制一個(gè)振蕩器的某種參數(shù)而達(dá)到改變振蕩器頻率的目的。這種方法產(chǎn)生的的某種參數(shù)而達(dá)到改變振蕩器頻率的目的。這種方法產(chǎn)生

37、的2FSK2FSK信號(hào)相位是連續(xù)的，簡(jiǎn)單易行，但由于頻率穩(wěn)定度較差，所以實(shí)信號(hào)相位是連續(xù)的，簡(jiǎn)單易行，但由于頻率穩(wěn)定度較差，所以實(shí)際應(yīng)用范圍不廣。際應(yīng)用范圍不廣。2022-5-1933二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）（2 2）頻率選擇法）頻率選擇法 頻率選擇法頻率選擇法利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不不同的獨(dú)立頻率源同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。當(dāng)基帶信號(hào)為進(jìn)行選通。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”1”時(shí)，開關(guān)電路選時(shí)，開關(guān)電路選擇載波擇載波f f1 1，基帶信號(hào)為，基帶信號(hào)為“0”0”時(shí)，開關(guān)電路選擇載波時(shí)，開關(guān)電路選擇載波f f2 2。 該方法可

38、用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換速度快、波形好，頻率穩(wěn)該方法可用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換速度快、波形好，頻率穩(wěn)定度高，電路不復(fù)雜，故得到廣泛的應(yīng)用。定度高，電路不復(fù)雜，故得到廣泛的應(yīng)用。 但由于但由于f f1 1和和f f2 2是兩個(gè)獨(dú)立的振蕩，因而使所輸出的信號(hào)失是兩個(gè)獨(dú)立的振蕩，因而使所輸出的信號(hào)失去了相位的連續(xù)性，去了相位的連續(xù)性，相位不連續(xù)相位不連續(xù)，可能對(duì)鄰道造成干擾。，可能對(duì)鄰道造成干擾。2 2、2FSK2FSK信號(hào)的頻譜分析信號(hào)的頻譜分析 以相位不連續(xù)的以相位不連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。2022-5-1934二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 2bf

39、cffcbff2cbffcbff2cbff122cfff1bbfT00.8bf2212FSKbBfff連續(xù)譜 若載頻之差大于fb，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰 若兩個(gè)載波頻差較小， 比如小于fb，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰 離散譜 2022-5-1935二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 設(shè)設(shè)P P（f f）為單極性矩形脈沖序列）為單極性矩形脈沖序列s s（t t）的功率譜密度，）的功率譜密度，P P2FSK2FSK（f f）為已調(diào)信號(hào)）為已調(diào)信號(hào)S2FSK2FSK（t t）的功率譜密度，）的功率譜密度，2FSK2FSK功率譜具有功率譜具有以下特點(diǎn)：以下特點(diǎn)： （1 1）2FSK2FSK信

40、號(hào)的功率譜密度同樣由連續(xù)譜和離散譜兩部分信號(hào)的功率譜密度同樣由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊譜疊加而成，離散譜出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位組成。連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊譜疊加而成，離散譜出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位置置f f1 1、f f2 2上。上。 （2 2）若頻移小于）若頻移小于f fb b，則連續(xù)譜出現(xiàn)，則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰單峰，峰值對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱載，峰值對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱載頻頻f fC C；否則，連續(xù)譜出現(xiàn)；否則，連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰雙峰，峰值對(duì)應(yīng)于兩個(gè)載頻位置，峰值對(duì)應(yīng)于兩個(gè)載頻位置f f1 1、f f2 2。 （3 3）2FSK2FSK信號(hào)的帶寬信號(hào)的帶寬B B2FSK2FSK=2B=2B基基+ +|f2- f1|= 2

41、R2R基基+ +|f2- f1| ，R R基基為基為基帶信號(hào)的碼元速率，數(shù)值上和帶寬一樣。所以我們說(shuō)，帶信號(hào)的碼元速率，數(shù)值上和帶寬一樣。所以我們說(shuō)，2FSK2FSK調(diào)制調(diào)制比比2ASK2ASK調(diào)制，頻帶利用率下降調(diào)制，頻帶利用率下降|f2- f1| 2022-5-1936二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）設(shè)設(shè)h h為頻移指數(shù)，為頻移指數(shù)，基Rffh12fc fsfcfc fsfP2FSK( f )h0.5h0.7h1.5圖圖4-1-19 4-1-19 2FSK2FSK信號(hào)的功率譜信號(hào)的功率譜2022-5-1937 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）基）（Rff

42、5312基）（R75BFSK2）（）（基HzBaudBRFSK/7512 為了便于接收端解調(diào)，要求為了便于接收端解調(diào)，要求2FSK2FSK信號(hào)的兩個(gè)頻率信號(hào)的兩個(gè)頻率f f1 1, f, f2 2間要有間要有足夠的間隔。對(duì)于采用足夠的間隔。對(duì)于采用帶通濾波器帶通濾波器來(lái)分路的解調(diào)方法，通常取來(lái)分路的解調(diào)方法，通常取于是，于是，2FSK信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為相應(yīng)地，這時(shí)相應(yīng)地，這時(shí) 2FSK2FSK系統(tǒng)的頻帶利用率為系統(tǒng)的頻帶利用率為2022-5-1938二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）3 3、2FSK2FSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 2FSK2FSK解調(diào)方法也有相干解調(diào)和非相干

43、解調(diào)兩類。但實(shí)際應(yīng)解調(diào)方法也有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩類。但實(shí)際應(yīng)用中由于從用中由于從2FSK2FSK信號(hào)中提取相干載波比較困難，所以實(shí)際應(yīng)用中信號(hào)中提取相干載波比較困難，所以實(shí)際應(yīng)用中多數(shù)采用非相干解調(diào)。多數(shù)采用非相干解調(diào)。 非相干解調(diào)有鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法、包絡(luò)檢波法等。非相干解調(diào)有鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法、包絡(luò)檢波法等。（1 1）相干解調(diào)）相干解調(diào)帶 通 濾 波 器 11包 絡(luò) 檢 波 器 1抽 樣 判 決 器帶 通 濾 波 器 22包 絡(luò) 檢 波 器 2抽 樣 脈 沖輸 出輸 入( a ) 非 相 干 解 調(diào)帶 通 濾 波 器 11帶 通 濾 波 器 22低 通 濾 波 器 1相 乘 器相 乘

44、器低 通 濾 波 器 2抽 樣 判 決 器抽 樣 脈 沖輸 出輸 入cos1tcos2t( b ) 相 干 解 調(diào)2022-5-1939二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 圖中的主要部分和前面講過(guò)的圖中的主要部分和前面講過(guò)的2ASK相干解調(diào)一樣，關(guān)鍵相干解調(diào)一樣，關(guān)鍵是判決，判決的準(zhǔn)則是比較兩路信號(hào)包絡(luò)的大小。是判決，判決的準(zhǔn)則是比較兩路信號(hào)包絡(luò)的大小。（2）非相干解調(diào)）非相干解調(diào)-分路包絡(luò)檢波法分路包絡(luò)檢波法 這個(gè)電路同相干解調(diào)的電路很相似，判決這個(gè)電路同相干解調(diào)的電路很相似，判決的準(zhǔn)則也是的準(zhǔn)則也是比較兩路信號(hào)包絡(luò)的大小。比較兩路信號(hào)包絡(luò)的大小。分路濾波包絡(luò)檢波法非相干解調(diào)

45、的分路濾波包絡(luò)檢波法非相干解調(diào)的缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是頻帶利用率低頻帶利用率低，但實(shí)現(xiàn)比較容易，主要用于解調(diào)相位不但實(shí)現(xiàn)比較容易，主要用于解調(diào)相位不連續(xù)的連續(xù)的FSKFSK信號(hào)。信號(hào)。分路包絡(luò)檢波法分路包絡(luò)檢波法2022-5-1940二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）（3 3）非相干解調(diào)）非相干解調(diào)-過(guò)零檢測(cè)法過(guò)零檢測(cè)法 過(guò)零檢測(cè)法是一種常用而簡(jiǎn)便的解調(diào)方法。過(guò)零檢測(cè)法是一種常用而簡(jiǎn)便的解調(diào)方法。2FSK2FSK信號(hào)的過(guò)信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨載頻的變化而不同零點(diǎn)數(shù)隨載頻的變化而不同，因此，檢測(cè)出過(guò)零點(diǎn)數(shù)就可以得到，因此，檢測(cè)出過(guò)零點(diǎn)數(shù)就可以得到載頻的差異，從而進(jìn)一步得到調(diào)制信號(hào)的信息。載頻的差

46、異，從而進(jìn)一步得到調(diào)制信號(hào)的信息。2FSK2FSK信號(hào)經(jīng)限幅、信號(hào)經(jīng)限幅、微分、整流后形成與頻率變化相對(duì)應(yīng)的脈沖序列，由此再形成相微分、整流后形成與頻率變化相對(duì)應(yīng)的脈沖序列，由此再形成相同寬度的矩形波。此矩形波的低頻分量與數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)，由低同寬度的矩形波。此矩形波的低頻分量與數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)，由低通濾波器濾出低頻分量，然后經(jīng)抽樣判決，即可得到原始的數(shù)字通濾波器濾出低頻分量，然后經(jīng)抽樣判決，即可得到原始的數(shù)字調(diào)制信號(hào)。調(diào)制信號(hào)。 2022-5-1941二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）2022-5-1942二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 過(guò)零檢測(cè)法過(guò)零檢測(cè)法廣

47、泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于數(shù)字調(diào)頻系統(tǒng)數(shù)字調(diào)頻系統(tǒng)中，可用于中，可用于解調(diào)相位連解調(diào)相位連續(xù)或相位不連續(xù)的續(xù)或相位不連續(xù)的FSKFSK信號(hào)信號(hào)。 由于由于2FSK2FSK信號(hào)可以采用信號(hào)可以采用非相干接收非相干接收方式，接收時(shí)不必利用信方式，接收時(shí)不必利用信號(hào)的相位信息，所以在號(hào)的相位信息，所以在條件惡劣的無(wú)線信道中條件惡劣的無(wú)線信道中FSKFSK信號(hào)就特別適信號(hào)就特別適用。用。（4 4）2FSK2FSK應(yīng)用應(yīng)用 2FSK2FSK在數(shù)字通信中應(yīng)用廣泛，尤其在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)。在數(shù)字通信中應(yīng)用廣泛，尤其在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)。在語(yǔ)音頻帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)（傳真機(jī)是典型應(yīng)用），在語(yǔ)音頻帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)

48、（傳真機(jī)是典型應(yīng)用），CCITTCCITT建建議當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率低于議當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率低于1200bit/s1200bit/s時(shí)使用時(shí)使用FSKFSK方式。方式。 ITU-TITU-T的的V.21V.21就是就是2FSK2FSK技術(shù)在傳真機(jī)上的應(yīng)用。主要技術(shù)規(guī)技術(shù)在傳真機(jī)上的應(yīng)用。主要技術(shù)規(guī)范：速率范：速率300bit/s300bit/s，主叫頻率，主叫頻率1270Hz1270Hz（1 1碼）碼）/1070Hz/1070Hz（0 0碼），碼），被叫頻率被叫頻率2225Hz2225Hz（1 1碼）碼）/2025Hz/2025Hz（0 0碼）。碼）。2022-5-1943二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控

49、（2FSK2FSK）傳真機(jī)上的應(yīng)用，利用電話線進(jìn)行傳真。傳真機(jī)上的應(yīng)用，利用電話線進(jìn)行傳真。電力系統(tǒng)低速遠(yuǎn)動(dòng)，電力系統(tǒng)低速遠(yuǎn)動(dòng)，300300、600600、12001200波特遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)傳輸。波特遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)傳輸。GSMGSM系統(tǒng)中系統(tǒng)中GMSKGMSK調(diào)制方式的原形就是調(diào)制方式的原形就是FSKFSK?！纠?-1-34-1-3】已知數(shù)字基帶信號(hào)已知數(shù)字基帶信號(hào)s s（t t）為）為10110011011001，試畫出其，試畫出其2FSK2FSK波形。波形。【例例4-1-44-1-4】 假設(shè)電話信道具有理想傳輸特性，如果在電話信假設(shè)電話信道具有理想傳輸特性，如果在電話信道中接入基于道中接入基于 V.

50、21V.21標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的ModemModem（速率為（速率為300b/s300b/s），主叫與被），主叫與被叫的信號(hào)頻率分別為叫的信號(hào)頻率分別為1070Hz1070Hz、1270Hz1270Hz、2025 Hz2025 Hz、2225Hz2225Hz，要，要求電話信道的帶寬為多少？求電話信道的帶寬為多少？基R2ffB12FSK2解：根據(jù)解：根據(jù)V.21V.21標(biāo)準(zhǔn)，四個(gè)頻率中取最小和最大的兩個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)，四個(gè)頻率中取最小和最大的兩個(gè)作為f f1 1和和f f2 2，則電話信道的帶寬應(yīng)為：，則電話信道的帶寬應(yīng)為：2022-5-1944二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK）四、二進(jìn)制相移

51、鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK） 用用基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)對(duì)載波相位進(jìn)行調(diào)制載波相位進(jìn)行調(diào)制的方式稱為數(shù)字相位的方式稱為數(shù)字相位調(diào)制。相位調(diào)制也稱為調(diào)制。相位調(diào)制也稱為相移鍵控相移鍵控，記作，記作PSKPSK。二進(jìn)制相移鍵控通常。二進(jìn)制相移鍵控通常記作記作2PSK2PSK。 二進(jìn)制相移鍵控是用一個(gè)載波的兩種二進(jìn)制相移鍵控是用一個(gè)載波的兩種不同相位不同相位來(lái)代表數(shù)字來(lái)代表數(shù)字信號(hào)的兩種電平。信號(hào)的兩種電平。PSKPSK系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于ASKASK和和FSKFSK，且頻帶利用，且頻帶利用率高，廣泛應(yīng)用于中、高速數(shù)字通信中率高，廣泛應(yīng)用于中、高速數(shù)字通信中。 二

52、進(jìn)制相移鍵控根據(jù)相位變化參考對(duì)象不同，分為二進(jìn)制相移鍵控根據(jù)相位變化參考對(duì)象不同，分為絕對(duì)相絕對(duì)相移鍵控移鍵控（一般用（一般用PSKPSK表示）和表示）和相對(duì)相移鍵控相對(duì)相移鍵控（一般用（一般用DPSKDPSK表示）兩表示）兩種工作方式。相對(duì)相移鍵控又稱為種工作方式。相對(duì)相移鍵控又稱為差分相移鍵控差分相移鍵控，相對(duì)相移鍵控，相對(duì)相移鍵控優(yōu)點(diǎn)特出，所以相移鍵控調(diào)制方式一般均采用優(yōu)點(diǎn)特出，所以相移鍵控調(diào)制方式一般均采用DPSKDPSK。 2022-5-1945二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK） 1、基本原理及其形式、基本原理及其形式 絕對(duì)相移鍵控就是利用不同的載波的不同相位去直接傳

53、送絕對(duì)相移鍵控就是利用不同的載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信號(hào)的一種方法，而數(shù)字信號(hào)的一種方法，而載波振幅和頻率保持不變載波振幅和頻率保持不變。如如0相位代表相位代表“0”碼，碼，相位代表相位代表“1”碼碼。也可以做相反的規(guī)定。也可以做相反的規(guī)定。 例如，若規(guī)定基準(zhǔn)相位為未調(diào)載波初相，則已調(diào)載波與未例如，若規(guī)定基準(zhǔn)相位為未調(diào)載波初相，則已調(diào)載波與未調(diào)載波同相可以表示數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)載波同相可以表示數(shù)字基帶信號(hào)“0”，與未調(diào)載波反相可以表，與未調(diào)載波反相可以表示數(shù)字基帶信號(hào)示數(shù)字基帶信號(hào)“1”。2022-5-1946二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK） 2PSK2PSK是發(fā)送端以某一個(gè)

54、相位作基準(zhǔn)的是發(fā)送端以某一個(gè)相位作基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)中因而在接收系統(tǒng)中也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生變化，造成錯(cuò)誤變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生變化，造成錯(cuò)誤。（。（這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象稱為相位模糊或倒稱為相位模糊或倒現(xiàn)象現(xiàn)象） 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種：二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種：模擬調(diào)相法模擬調(diào)相法和和相移鍵控法相移鍵控法。 2PSK2PSK已調(diào)信號(hào)可以表示為一個(gè)雙極性矩形脈沖序列已調(diào)信號(hào)可以表示為一個(gè)雙極性矩形脈沖序列s s（t t）與一個(gè)余弦載波的乘

55、積。與一個(gè)余弦載波的乘積。碼型變換乘法器(a)(b)( )s tcosct2( )PSKetcosct移相雙極性不歸零0S2( )PSKet( )s t2022-5-1947二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK）（2）相對(duì)相移鍵控（）相對(duì)相移鍵控（DPSK） 相對(duì)相移鍵控相對(duì)相移鍵控也稱也稱差分相移鍵控差分相移鍵控，它用載波相位的相對(duì)變，它用載波相位的相對(duì)變化來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)，即數(shù)字化來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)，即數(shù)字1 1和和0 0信號(hào)的相位不是以某個(gè)固定的相信號(hào)的相位不是以某個(gè)固定的相位（如載波的相位）做基準(zhǔn)，而是以位（如載波的相位）做基準(zhǔn)，而是以相鄰的前一碼元的相位為基相鄰的前一碼元的相位

56、為基準(zhǔn)。準(zhǔn)。 例如，若某碼元相移信號(hào)相位與相鄰前一碼元相移信號(hào)例如，若某碼元相移信號(hào)相位與相鄰前一碼元相移信號(hào)同同相可以表示數(shù)字信號(hào)相可以表示數(shù)字信號(hào)“0”0”碼碼，與相鄰前一碼元相移信號(hào)，與相鄰前一碼元相移信號(hào)反相可以反相可以表示數(shù)字信號(hào)表示數(shù)字信號(hào)“1”1”碼碼，也可作相反的規(guī)定。，也可作相反的規(guī)定。2022-5-1948二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK） 在畫在畫DPSKDPSK信號(hào)波形時(shí)要用到參考相位，參考相位的不同，信號(hào)波形時(shí)要用到參考相位，參考相位的不同，波形也不一樣。波形也不一樣。 2DPSK2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生也有模擬調(diào)相法和相移鍵控法信號(hào)的產(chǎn)生也有模擬調(diào)相法和

57、相移鍵控法 ，一般采，一般采用相移鍵控法，即首先將絕對(duì)碼轉(zhuǎn)換為相對(duì)碼，然后使用該相對(duì)用相移鍵控法，即首先將絕對(duì)碼轉(zhuǎn)換為相對(duì)碼，然后使用該相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相。碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相。 (a) Acosct S(t) 單/雙 SDPSK (t) 碼變換 S DPSK (t) c S(t) (b) 振蕩器 移相 碼變換 0 2022-5-1949二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK）3 3、相移鍵控解調(diào)、相移鍵控解調(diào) 對(duì)于相移鍵控信號(hào)，相位本身攜帶信息，在識(shí)別它們時(shí)必對(duì)于相移鍵控信號(hào)，相位本身攜帶信息，在識(shí)別它們時(shí)必須依據(jù)相位，因此，須依據(jù)相位，因此，必須使用相干解調(diào)法必須使用相干解調(diào)法。（1

58、1）絕對(duì)相移鍵控的解調(diào)）絕對(duì)相移鍵控的解調(diào) 2PSK 2PSK信號(hào)相干解調(diào)的過(guò)程實(shí)際上是輸入信號(hào)與本地載波信號(hào)信號(hào)相干解調(diào)的過(guò)程實(shí)際上是輸入信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過(guò)程，這種解調(diào)方法通常稱為極性比較法。進(jìn)行極性比較的過(guò)程，這種解調(diào)方法通常稱為極性比較法。 2022-5-1950二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK） 由于由于2PSK2PSK信號(hào)是以一個(gè)固定初相位的未調(diào)載波為參考的，因信號(hào)是以一個(gè)固定初相位的未調(diào)載波為參考的，因此，此，解調(diào)時(shí)必須有與此同頻、同相的本地同步載波解調(diào)時(shí)必須有與此同頻、同相的本地同步載波。頻率為。頻率為fcfc的的本地相干載波的相位由于干擾、同步誤

59、差等原因，本地相干載波的相位由于干擾、同步誤差等原因，存在相位模糊存在相位模糊問題，即其相位是不確定的問題，即其相位是不確定的。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化(0 (0 或或0)0)，則恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)也就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，則恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)也就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤(“1” “0”(“1” “0”或或“0”“1”)0”“1”)。這種現(xiàn)象通常稱為。這種現(xiàn)象通常稱為2PSK2PSK方式的方式的“倒倒現(xiàn)象現(xiàn)象”或或“反相工作現(xiàn)象反相工作現(xiàn)象”。因?yàn)榇嬖谶@種現(xiàn)象，在實(shí)際中一般不采用。因?yàn)榇嬖谶@種現(xiàn)象，在實(shí)際中一般不采用2PSK2PSK方式，而采用相對(duì)調(diào)相的方式，而采用相對(duì)調(diào)相的2DPSK2DPSK方式

60、。方式。 d c a b 全波整流 2fc濾波 二分頻 2PSK 信號(hào) 載波信號(hào) 倍頻倍頻-分頻法提取相干載波法框圖分頻法提取相干載波法框圖2022-5-1951二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK）（2）相對(duì)相移鍵控的解調(diào)）相對(duì)相移鍵控的解調(diào) 在在2DPSK2DPSK信號(hào)的解調(diào)有兩種方式，一種是極性比較法解調(diào)，信號(hào)的解調(diào)有兩種方式，一種是極性比較法解調(diào)，另一種是相位比較法解調(diào)。另一種是相位比較法解調(diào)。4 4相移鍵控信號(hào)的頻譜分析相移鍵控信號(hào)的頻譜分析（1 1）2PSK2PSK信號(hào)的頻譜分析信號(hào)的頻譜分析2( )PSKPfcffcbffcbffcfcbffcbff0連續(xù)譜由基帶信號(hào)