multisim-仿真教程-PSK調(diào)制電路解讀課件

8.9PSK相位選擇法調(diào)制電路8.9PSK相位選擇法調(diào)制電路1

數(shù)字相位調(diào)制（相位鍵控）是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式。二進(jìn)制相位鍵控用同一個(gè)載波的兩種相位來(lái)代表數(shù)字信號(hào)。由于PSK系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于ASK和FSK，而且頻帶利用率較高，所以，在中、高速數(shù)字通信中被廣泛采用。數(shù)字相位調(diào)制（相位鍵控）是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載28.9.1絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相數(shù)字調(diào)相（相位鍵控）常分為：（1）絕對(duì)調(diào)相，記為CPSK；（2）相對(duì)調(diào)相，記為DPSK。對(duì)于二進(jìn)制的絕對(duì)調(diào)相記為2CPSK，相對(duì)調(diào)相記為2DPSK。8.9.1絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相數(shù)字調(diào)相（相位鍵控）3

1．絕對(duì)調(diào)相（CPSK）所謂絕對(duì)調(diào)相即CPSK，是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式。對(duì)二進(jìn)制CPSK，若用相位π代表“0”碼，相位0代表“1”碼，即規(guī)定數(shù)字基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波的相位為π；數(shù)字基帶信號(hào)為“1”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波相位為同相。按此規(guī)定，2CPSK信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為1．絕對(duì)調(diào)相（CPSK）4

(8.9.1)

(8.9.1)5式中θ0為載波的初相位。受控載波在0、π兩個(gè)相位上變化例如圖8.9.1所示。其中，（a）為數(shù)字基帶信號(hào)S（t）（也稱(chēng)絕對(duì)碼），（b）為載波，（c）為2CPSK絕對(duì)調(diào)相波形，（d）為雙極性數(shù)字基帶信號(hào)。式中θ0為載波的初相位。受控載波在0、π兩個(gè)相位6

從圖8.9.1可見(jiàn)，2CPSK信號(hào)可以看成是雙極性基帶信號(hào)乘以載波而產(chǎn)生的，即:

(8.9.2)

式中為雙極性基帶信號(hào)，其波形如圖8.9.1（d）所示。從圖8.9.1可見(jiàn)，2CPSK信號(hào)可以7關(guān)于CPSK波形的特點(diǎn)，必須強(qiáng)調(diào)的是：CPSK波形相位是相對(duì)于載波相位而言的。因此畫(huà)CPSK波形時(shí)，必須先把載波畫(huà)好，然后根據(jù)相位的規(guī)定，才能畫(huà)出它的波形。關(guān)于CPSK波形的特點(diǎn)，必須強(qiáng)調(diào)的是：CPSK8圖8.9.12CPSK信號(hào)波形圖圖8.9.12CPSK信號(hào)波形圖92．相對(duì)調(diào)相（DPSK）相對(duì)調(diào)相（相對(duì)移相），即DPSK，也稱(chēng)為差分調(diào)相，這種方式用載波相位的相對(duì)變化來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)，即利用前后碼之間載波相位的變化表示數(shù)字基帶信號(hào)的。所謂相位變化又有向量差和相位差兩種定義方法。向量差是指前一碼2．相對(duì)調(diào)相（DPSK）10元的終相位與本碼元初相位比較，是否發(fā)生相位變化。而相位差是指前后兩碼元的初相位是否發(fā)生了變化，圖7.4.2給出了兩種定義的DPSK的波形。元的終相位與本碼元初相位比較，是否發(fā)生相位變化。而相位差是指11

從圖8.9.2可以看出，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)，按向量差和相位差畫(huà)出的DPSK波形是不同的。例如在相位差法中，在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位即前后兩碼元的初相位相對(duì)改變?chǔ)?。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，DPSK的載波相位即前后兩碼元的初相位相對(duì)不變。在向量差法中，從圖8.9.2可以看出，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)，按12在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元的終相位改變?chǔ)?。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元的終相位連續(xù)不變。如圖8.9.2中所示。在畫(huà)DPSK波形時(shí)，第一個(gè)碼元波形的相位可任意假設(shè)。在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元13

由以上分析可以看出，絕對(duì)移相波形規(guī)律比較簡(jiǎn)單，而相對(duì)移相波形規(guī)律比較復(fù)雜。絕對(duì)移相是用已調(diào)載波的不同相位來(lái)代表基帶信號(hào)的，在解調(diào)時(shí)，必須要先恢復(fù)載波，然后把載波與CPSK信號(hào)進(jìn)行比較，才能恢復(fù)基帶信號(hào)。由于接收端恢復(fù)載波常常要采用二分頻電路，它存在相位模糊，即用二分頻電路恢復(fù)的載波由以上分析可以看出，絕對(duì)移相波形規(guī)律比14有時(shí)與發(fā)送載波同相，有時(shí)反相，而且還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)跳變，這樣就給絕對(duì)移相信號(hào)的解調(diào)帶來(lái)困難。而相對(duì)移相，基帶信號(hào)是由相鄰兩碼元相位的變化來(lái)表示，它與載波相位無(wú)直接關(guān)系，即使采用同步解調(diào)，也不存在相位模糊問(wèn)題，因此在實(shí)際設(shè)備中，相對(duì)移相得到了廣泛運(yùn)用。有時(shí)與發(fā)送載波同相，有時(shí)反相，而且還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)跳變，這樣15圖8.9.2兩種定義的DPSK波形

圖8.9.2兩種定義的DPSK波形163.CPSK和DPSK信號(hào)的產(chǎn)生DPSK信號(hào)應(yīng)用較多，但由于它的調(diào)制規(guī)律比較復(fù)雜，難以直接產(chǎn)生，目前DPSK信號(hào)的產(chǎn)生較多地采用碼變換加CPSK調(diào)制而獲得。CPSK調(diào)制有直接調(diào)相法和相位選擇法兩種方法。直接調(diào)相法的典型電路是采用一個(gè)環(huán)形調(diào)制器。3.CPSK和DPSK信號(hào)的產(chǎn)生17相位選擇法電路如圖8.9.3所示，設(shè)振蕩器產(chǎn)生的載波信號(hào)為，它加到與門(mén)1，同時(shí)該振蕩信號(hào)經(jīng)倒相器變?yōu)?，加到與門(mén)2，基帶信號(hào)和它的倒相信號(hào)分別作為與門(mén)1及與門(mén)2的選通信號(hào)?；鶐盘?hào)為1碼時(shí)，與門(mén)1選通，輸出為；基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，與門(mén)2選通，輸出為，即可得到CPSK信號(hào)。相位選擇法電路如圖8.9.3所示，設(shè)振蕩器產(chǎn)生的18圖8.9.3相位選擇法電路圖8.9.3相位選擇法電路19

（3）相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）的產(chǎn)生相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）是通過(guò)碼變換加CPSK調(diào)制產(chǎn)生，其產(chǎn)生原理如圖8.9.4所示。這種方法是把原基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)絕對(duì)碼—相對(duì)碼變換后，用相對(duì)碼進(jìn)行CPSK調(diào)制，其輸出便是DPSK信號(hào)。（3）相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）的產(chǎn)生20圖8.9.4相對(duì)移相信號(hào)產(chǎn)生方框圖圖8.9.4相對(duì)移相信號(hào)產(chǎn)生方框圖21

若假設(shè)絕對(duì)調(diào)相按“1”碼同相，“0”碼π相的規(guī)律調(diào)制；而相對(duì)調(diào)相按“1”碼相位變化（移相π），“0”碼相位不變規(guī)律調(diào)制。按此規(guī)定，絕對(duì)碼記為aK，相對(duì)碼記為bK，絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路如圖8.9.5所示，若假設(shè)絕對(duì)調(diào)相按“1”碼同相，“0”碼π22圖8.9.5絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路圖8.9.5絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路23

絕對(duì)碼一相對(duì)碼之間的關(guān)系為（8.9.3）按圖8.9.5所示的電路畫(huà)出相對(duì)碼，然后再按絕對(duì)調(diào)相的規(guī)定畫(huà)出調(diào)相波，并把此調(diào)相波與按相對(duì)調(diào)相定義直接畫(huà)出的調(diào)相波比較，如圖8.9.6所示。絕對(duì)碼一相對(duì)碼之間的關(guān)系為24

為作圖方便，這里設(shè)TB＝TC,TB是碼元寬度，TC是載波周期。由圖可見(jiàn)，按相對(duì)碼進(jìn)行CPSK調(diào)制與按原基帶信號(hào)（即絕對(duì)碼）進(jìn)行DPSK調(diào)制，兩者波形完全相同，因此相對(duì)調(diào)相可以用絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換加上絕對(duì)調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)。為作圖方便，這里設(shè)TB＝TC,TB是碼25圖8.9.6按相對(duì)碼進(jìn)行CPSK調(diào)制與按絕對(duì)碼進(jìn)行DPSK調(diào)制的波形圖8.9.6按相對(duì)碼進(jìn)行CPSK調(diào)制與按絕對(duì)碼進(jìn)行DPS268.9.2用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路如圖8..9.7所示。用XFG2信號(hào)發(fā)生器作為基帶信號(hào)。XFG1作為振蕩器信號(hào)源，產(chǎn)生頻率為f1的信號(hào)。與門(mén)74LS08D的U1A和U1B作為鍵控開(kāi)關(guān)。輸入波形與輸出波形如圖8.9.8所示。8.9.2用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路27圖8..9.7用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路圖8..9.7用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路28圖8.9.8PSK相位選擇法調(diào)制電路輸入波形與輸出波形圖8.9.8PSK相位選擇法調(diào)制電路輸入波形與輸出波形298.9PSK相位選擇法調(diào)制電路8.9PSK相位選擇法調(diào)制電路30

數(shù)字相位調(diào)制（相位鍵控）是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式。二進(jìn)制相位鍵控用同一個(gè)載波的兩種相位來(lái)代表數(shù)字信號(hào)。由于PSK系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于ASK和FSK，而且頻帶利用率較高，所以，在中、高速數(shù)字通信中被廣泛采用。數(shù)字相位調(diào)制（相位鍵控）是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載318.9.1絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相數(shù)字調(diào)相（相位鍵控）常分為：（1）絕對(duì)調(diào)相，記為CPSK；（2）相對(duì)調(diào)相，記為DPSK。對(duì)于二進(jìn)制的絕對(duì)調(diào)相記為2CPSK，相對(duì)調(diào)相記為2DPSK。8.9.1絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相數(shù)字調(diào)相（相位鍵控）32

1．絕對(duì)調(diào)相（CPSK）所謂絕對(duì)調(diào)相即CPSK，是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式。對(duì)二進(jìn)制CPSK，若用相位π代表“0”碼，相位0代表“1”碼，即規(guī)定數(shù)字基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波的相位為π；數(shù)字基帶信號(hào)為“1”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波相位為同相。按此規(guī)定，2CPSK信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為1．絕對(duì)調(diào)相（CPSK）33

(8.9.1)

(8.9.1)34式中θ0為載波的初相位。受控載波在0、π兩個(gè)相位上變化例如圖8.9.1所示。其中，（a）為數(shù)字基帶信號(hào)S（t）（也稱(chēng)絕對(duì)碼），（b）為載波，（c）為2CPSK絕對(duì)調(diào)相波形，（d）為雙極性數(shù)字基帶信號(hào)。式中θ0為載波的初相位。受控載波在0、π兩個(gè)相位35

從圖8.9.1可見(jiàn)，2CPSK信號(hào)可以看成是雙極性基帶信號(hào)乘以載波而產(chǎn)生的，即:

(8.9.2)

式中為雙極性基帶信號(hào)，其波形如圖8.9.1（d）所示。從圖8.9.1可見(jiàn)，2CPSK信號(hào)可以36關(guān)于CPSK波形的特點(diǎn)，必須強(qiáng)調(diào)的是：CPSK波形相位是相對(duì)于載波相位而言的。因此畫(huà)CPSK波形時(shí)，必須先把載波畫(huà)好，然后根據(jù)相位的規(guī)定，才能畫(huà)出它的波形。關(guān)于CPSK波形的特點(diǎn)，必須強(qiáng)調(diào)的是：CPSK37圖8.9.12CPSK信號(hào)波形圖圖8.9.12CPSK信號(hào)波形圖382．相對(duì)調(diào)相（DPSK）相對(duì)調(diào)相（相對(duì)移相），即DPSK，也稱(chēng)為差分調(diào)相，這種方式用載波相位的相對(duì)變化來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)，即利用前后碼之間載波相位的變化表示數(shù)字基帶信號(hào)的。所謂相位變化又有向量差和相位差兩種定義方法。向量差是指前一碼2．相對(duì)調(diào)相（DPSK）39元的終相位與本碼元初相位比較，是否發(fā)生相位變化。而相位差是指前后兩碼元的初相位是否發(fā)生了變化，圖7.4.2給出了兩種定義的DPSK的波形。元的終相位與本碼元初相位比較，是否發(fā)生相位變化。而相位差是指40

從圖8.9.2可以看出，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)，按向量差和相位差畫(huà)出的DPSK波形是不同的。例如在相位差法中，在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位即前后兩碼元的初相位相對(duì)改變?chǔ)?。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，DPSK的載波相位即前后兩碼元的初相位相對(duì)不變。在向量差法中，從圖8.9.2可以看出，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)，按41在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元的終相位改變?chǔ)?。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元的終相位連續(xù)不變。如圖8.9.2中所示。在畫(huà)DPSK波形時(shí)，第一個(gè)碼元波形的相位可任意假設(shè)。在絕對(duì)碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位相對(duì)前一碼元42

由以上分析可以看出，絕對(duì)移相波形規(guī)律比較簡(jiǎn)單，而相對(duì)移相波形規(guī)律比較復(fù)雜。絕對(duì)移相是用已調(diào)載波的不同相位來(lái)代表基帶信號(hào)的，在解調(diào)時(shí)，必須要先恢復(fù)載波，然后把載波與CPSK信號(hào)進(jìn)行比較，才能恢復(fù)基帶信號(hào)。由于接收端恢復(fù)載波常常要采用二分頻電路，它存在相位模糊，即用二分頻電路恢復(fù)的載波由以上分析可以看出，絕對(duì)移相波形規(guī)律比43有時(shí)與發(fā)送載波同相，有時(shí)反相，而且還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)跳變，這樣就給絕對(duì)移相信號(hào)的解調(diào)帶來(lái)困難。而相對(duì)移相，基帶信號(hào)是由相鄰兩碼元相位的變化來(lái)表示，它與載波相位無(wú)直接關(guān)系，即使采用同步解調(diào)，也不存在相位模糊問(wèn)題，因此在實(shí)際設(shè)備中，相對(duì)移相得到了廣泛運(yùn)用。有時(shí)與發(fā)送載波同相，有時(shí)反相，而且還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)跳變，這樣44圖8.9.2兩種定義的DPSK波形

圖8.9.2兩種定義的DPSK波形453.CPSK和DPSK信號(hào)的產(chǎn)生DPSK信號(hào)應(yīng)用較多，但由于它的調(diào)制規(guī)律比較復(fù)雜，難以直接產(chǎn)生，目前DPSK信號(hào)的產(chǎn)生較多地采用碼變換加CPSK調(diào)制而獲得。CPSK調(diào)制有直接調(diào)相法和相位選擇法兩種方法。直接調(diào)相法的典型電路是采用一個(gè)環(huán)形調(diào)制器。3.CPSK和DPSK信號(hào)的產(chǎn)生46相位選擇法電路如圖8.9.3所示，設(shè)振蕩器產(chǎn)生的載波信號(hào)為，它加到與門(mén)1，同時(shí)該振蕩信號(hào)經(jīng)倒相器變?yōu)?，加到與門(mén)2，基帶信號(hào)和它的倒相信號(hào)分別作為與門(mén)1及與門(mén)2的選通信號(hào)?；鶐盘?hào)為1碼時(shí)，與門(mén)1選通，輸出為；基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，與門(mén)2選通，輸出為，即可得到CPSK信號(hào)。相位選擇法電路如圖8.9.3所示，設(shè)振蕩器產(chǎn)生的47圖8.9.3相位選擇法電路圖8.9.3相位選擇法電路48

（3）相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）的產(chǎn)生相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）是通過(guò)碼變換加CPSK調(diào)制產(chǎn)生，其產(chǎn)生原理如圖8.9.4所示。這種方法是把原基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)絕對(duì)碼—相對(duì)碼變換后，用相對(duì)碼進(jìn)行CPSK調(diào)制，其輸出便是DPSK信號(hào)。（3）相對(duì)移相信號(hào)（DPSK）的產(chǎn)生49圖8.9.4相對(duì)移相信號(hào)產(chǎn)生方框圖圖8.9.4相對(duì)移相信號(hào)產(chǎn)生方框圖50

若假設(shè)絕對(duì)調(diào)相按“1”碼同相，“0”碼π相的規(guī)律調(diào)制；而相對(duì)調(diào)相按“1”碼相位變化（移相π），“0”碼相位不變規(guī)律調(diào)制。按此規(guī)定，絕對(duì)碼記為aK，相對(duì)碼記為bK，絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路如圖8.9.5所示，若假設(shè)絕對(duì)調(diào)相按“1”碼同相，“0”碼π51圖8.9.5絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路圖8.9.5絕對(duì)碼一相對(duì)碼變換電路52