二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理

關(guān)于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理第6章數(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

6.1.1二進(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(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號(hào)的概率為P，發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P，且相互獨(dú)立。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為第2頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天其中:

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(hào)時(shí)間間隔，g(t)是持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的矩形脈沖:

0TS

其他第3頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天

則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為

2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(hào)（OOK信號(hào)）。對(duì)2ASK信號(hào)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(cè)法)。

第4頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–2二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型第5頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-3二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖第6頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–4二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖第7頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-52ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形第8頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天

6.1.2二進(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(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（2FSK信號(hào)）。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為第9頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-6二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形第10頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天

an=0,發(fā)送概率為P1,發(fā)送概率為1-P(6.1-6)

bn=0,發(fā)送概率為1-P1,發(fā)送概率為Pbn是an的反碼，即若an=1，則bn=0，若an=0，則bn=1。φn和θn分別代表第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。在二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)中，φn和θn不攜帶信息，通?？闪瞀課和θn為零。因此，二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡(jiǎn)化為第11頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測(cè)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(hào)分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)，分別進(jìn)行解調(diào)，通過(guò)對(duì)上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號(hào)。第12頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–7數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖第13頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–8二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖

(a)非相干解調(diào);(b)相干解調(diào)第14頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-92FSK非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形第15頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–10過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形第16頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天

6.1.3二進(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(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的0°和180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為

(6.1-9)

其中,an與2ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即

an=1,發(fā)送概率為P-1,發(fā)送概率為1-P第17頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天若g(t)是脈寬為T(mén)s,高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有

e2PSK(t)=cosωct,發(fā)送概率為P-cosωct,發(fā)送概率為1-P當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，已調(diào)信號(hào)e2PSK(t)取0°相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，e2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有

φn=0°,發(fā)送1符號(hào)

180°,發(fā)送0符號(hào)

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(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方式。第18頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6–11二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形第19頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-122PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖圖6-132PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖第20頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖6-142PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形第21頁(yè),共23頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180°倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象通常稱為“倒π”現(xiàn)象。由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著180°的相位模糊，所以2PSK信號(hào)