ch5(1)_数字幅度调制74882.ppt

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1、第第5章章 频带传输及调制技术频带传输及调制技术5.0 基础知识基础知识1.1.基带传输和频带传输基带传输和频带传输当二进制编码的当二进制编码的“0 0”、“1 1”符号用电脉冲的符号用电脉冲的“正正”、“负负”表示时，形成的是基带信号，表示时，形成的是基带信号，将基带信号直接在信道中传输的方式称为基带将基带信号直接在信道中传输的方式称为基带传输方式。传输方式。把数字信号调制成不同频率的信号，再进行传把数字信号调制成不同频率的信号，再进行传输的方法称为频带传输。输的方法称为频带传输。调制是把进行完差错编码后的信号再一次进行调制是把进行完差错编码后的信号再一次进行编码，我们称之为第编码，我们称之

2、为第4 4次编码。次编码。第一次：信息第一次：信息 数据（数据（A/D）第二次：数据第二次：数据 脉冲信号脉冲信号第三次：差错编码第三次：差错编码第四次：基带信号第四次：基带信号 频带信号频带信号2.为什么要要把基带信号变成频带信号？为什么要要把基带信号变成频带信号？（1 1）基带信号基带信号通常含有较低的频率分量。通常含有较低的频率分量。（2 2）当信号为连续）当信号为连续1(1(或或0)0)时会有直流成分产生。时会有直流成分产生。（3 3）频带信号一般频率较高（例如，）频带信号一般频率较高（例如，1 1为为4800Hz,04800Hz,0为为2400Hz2400Hz），），平均功耗为平均功

3、耗为0 0。3.数字调制技术的分类数字调制技术的分类3.数字调制技术的分类数字调制技术的分类数字幅度调制技术数字幅度调制技术幅移键控（幅移键控（ASK:Amplitude Shift Keying）数字频率调制技术数字频率调制技术频移键控（频移键控（FSK:Frequency Shift Keying）数字相位调制技术数字相位调制技术相移键控（相移键控（PSK:Phase Shift Keying）4.调制理论基础调制理论基础4.调制理论基础：傅立叶变换调制理论基础：傅立叶变换调制：就是用欲传输的原始信号就是用欲传输的原始信号f(t)去控制高去控制高频简谐波或周期性的脉冲信号的某一参量，频简谐

4、波或周期性的脉冲信号的某一参量，使它们随使它们随f(t)线性变化。线性变化。通常把原始信号称为通常把原始信号称为调制信号或基带信号或基带信号(f(t)；把高频简谐波或周期性脉冲信号称为把高频简谐波或周期性脉冲信号称为载波信号，起着载运原始信号的作用起着载运原始信号的作用Acos ；把调制后得到的信号称为把调制后得到的信号称为已调信号，显然已调信，显然已调信号中携带有原始信号中的信息号中携带有原始信号中的信息(s(t)。调制定理调制定理调制定理调制定理：基带信号基带信号f(t)和余弦信号和余弦信号cos（0t）相相乘得到乘得到已调信号已调信号f(t)cos（0t）的频谱和原始信号的频谱和原始信号

5、f(t)的频谱的频谱F(j)之间有如下关系：之间有如下关系：调制定理调制定理调制定理调制定理调制定理表明：将基带信号调制定理表明：将基带信号f(t)乘以余弦信乘以余弦信号号cos（0t）对应于对应于在频域中把在频域中把f(t)的频谱的频谱F(j)等分成两部分并把其中一部分沿频率等分成两部分并把其中一部分沿频率轴右移轴右移0，另一部分左移另一部分左移0，如图所示：，如图所示：-Wm+Wmf(t)F(j)-Wm+Wm-Wm+Wm5.1 二进制振幅键控调制（二进制振幅键控调制（2ASK）数字幅度调制：用数字基带信号去控制正弦用数字基带信号去控制正弦载波的幅度，使载波信号的幅度随基带信号载波的幅度，使

6、载波信号的幅度随基带信号的变化而变化。的变化而变化。基带数字信号基带数字信号（单极性非归零矩形脉冲）：（单极性非归零矩形脉冲）：5.1.1 2ASK信号的产生n1.2ASK信号n数字基带信号通常用单极性非归零的矩形脉冲序列m(t)表示。2ASK信号：信号：2ASK信号的产生信号的产生正弦载波信号：f(t)=Acos(0t+0)一般 0=0便于分析2.2ASK调制方法调制方法(1)乘法器法（图乘法器法（图a）：）：平衡调制器平衡调制器(2)通断键控方法（图通断键控方法（图b）：OOK（On-Off Keying）wm(t)f(t)乘法器乘法器BPF本地载波：本地载波：Acos(0t+0)5.1.

7、1 2ASK信号的产生信号的产生（a）（b）载波发生器e(t)m(t)S开关(a)t1011001s(t)Tbtt2ASK信号载波信号(b)单极性非归零矩形脉冲信号单极性非归零矩形脉冲信号载波载波解调：解调：从已调信号中检出调制信号的过程称为从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或解调或检波检波。2ASK 信号的解调：信号的解调：即由已调信号即由已调信号二进制基带信二进制基带信号；解调的方法有号；解调的方法有相干解调相干解调和和非相干解调非相干解调两种方法。两种方法。(1)非相干解调方法非相干解调方法：包络检波法包络检波法包络检波：包络检波：幅值调制就是让已调信号的幅值随幅值调制就是让已调信号

8、的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包包络线络线即能实现解调。这种方法称为即能实现解调。这种方法称为包络检波包络检波。5.1.2 2ASK信号的解调信号的解调2ASK信号的解调信号的解调定时抽样定时抽样输出基带信号输出基带信号2ASK信号包络检波原理框图抑制噪声BPF包络检波器包络检波器抽样判决器LPF输入已调信号（输入已调信号（2ASK信号信号+噪声（高斯白噪声）噪声（高斯白噪声）)取出基带信号取出基带信号把取出的基带信把取出的基带信号还原成原基带号还原成原基带信号

9、信号抽样判决器在定时脉冲的控制下，对LPF输出的信号进行抽样，当样值大于判决门限里，判为“1”，反之判为“0”。包络检测器原理图包络检测器原理图n(2)相干解调：同步解调法相干解调：同步解调法：BPF乘法器乘法器抽样判决器LPF定时抽样定时抽样输入已调信号输入已调信号输出基带信号输出基带信号相干波发生器相干波发生器2ASK信号的解调信号的解调2ASK信号的解调信号的解调相干解调的条件：相干载波发生器产生的相干载波发生器产生的本地相干载波要与输入已调信号同频、同相。5.1.3 2ASK5.1.3 2ASK所需带宽所需带宽 信号的带宽是信号占据的整个频率范信号的带宽是信号占据的整个频率范围。一个基

10、带信号调制成围。一个基带信号调制成2ASK2ASK信号时，会信号时，会得到一个由许多简单频率组成的谱系。但得到一个由许多简单频率组成的谱系。但是，有意义的频率是是，有意义的频率是f fc c-0.5N-0.5Nbaubaud d与与f fc c+0.5N+0.5Nbaudbaud 之间中间载波频率之间中间载波频率fcfc，见图见图5.55.5。对于对于ASKASK技术所使用的带宽用下式计算：技术所使用的带宽用下式计算：BW=BW=（1+d1+d）N Nbaudbaud (5.12)(5.12)其其中中，BWBW为为带带宽宽，N Nbaudbaud为为波波特特率率，d d是是和和线线路有关的因子

11、，最小值为路有关的因子，最小值为0 0。由此可知，传输由此可知，传输ASMASM信号所需的最小带宽等信号所需的最小带宽等于波特率。于波特率。例例5 51 1求求出出码码元元变变换换速速率率为为400Baud400Baud的的2ASK2ASK半半双双工工系系统统的的最最小小带带宽宽和和信信息息传传输输速速率率是是多多少少？若若采采用用八八进进制制ASKASK系系统统，该该系系统统最最小小带带宽宽和和速速率率又又为为多多少少？解解：在在2ASK2ASK半半双双工工系系统统中中，一一个个系系统统的的最最小小带带宽宽等等于于其其波波特特率率，所所以以，该该信信号号带带宽宽是是400Hz400Hz。同同

12、样样，对对于于2ASK2ASK信信号号，波波特特率率等等于于比比特特率率，所所以以信信息息传传输输速速率率（比比特特率率）也也等于等于400bps400bps。在在八进制八进制ASKASK系统中，由于一个码元含有系统中，由于一个码元含有3 3位（位（2 23 3=8=8），所），所以它的信息传输速率（比特率）是以它的信息传输速率（比特率）是4003=1200 bps4003=1200 bps。而而在在ASMASM系统中，其带宽不变，仍等于波特率，即系统中，其带宽不变，仍等于波特率，即400Hz400Hz。对于信号的频率具有选择性的电路称为对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波滤波电路电路，它的

13、功能是使特定的频率范围内的信，它的功能是使特定的频率范围内的信号顺利通过，而阻止其它频率信号通过。号顺利通过，而阻止其它频率信号通过。通常，按照滤波电路的工作频率为其命名，通常，按照滤波电路的工作频率为其命名，分为：低通滤波器（分为：低通滤波器（LPFLPF）、）、高通滤波器高通滤波器（HPFHPF）、）、带通滤波器（带通滤波器（BPFBPF）、）、带阻滤波器带阻滤波器（BEFBEF）和全通滤波器（和全通滤波器（APFAPF）。）。补充知识补充知识_滤波器滤波器低通和高通滤波器：设截止频率为设截止频率为fp ,频率低于频率低于fp的信号的信号可以通过，高于可以通过，高于fp的信号被衰减的滤波电

14、路称为的信号被衰减的滤波电路称为低通滤波器，反之，频率高于反之，频率高于fp的信号可以通过，而频率低于的信号可以通过，而频率低于fp的信号被衰的信号被衰减的滤波电路称为减的滤波电路称为高通滤波器。全通滤波器：对于频率从零到无穷大的信号具有同样的比例对于频率从零到无穷大的信号具有同样的比例系数，但对于不同频率的信号将产生不同的相移。系数，但对于不同频率的信号将产生不同的相移。补充知识补充知识_滤波器滤波器带通和带阻滤波器：设低频段的频率为设低频段的频率为f fp1p1，高频段的截止频高频段的截止频率为率为f fp2p2，频率为频率为f fp1p1到到f fp2p2之间的信号可以通过，低于之间的信号可以通过，低于f fp1p1或高于或高于f fp2p2的信号被衰减的滤波电路称为的信号被衰减的滤波电路称为带通滤波器。而频率是。而频率是f fp1p1到到f fp2p2之之间的信号被衰减的滤波电路称为间的信号被衰减的滤波电路称为带阻滤波器。带通滤波器带通滤波器常用于载波通信或弱信号提取等场合，以提高信号比。常用于载波通信或弱信号提取等场合，以提高信号比。带阻滤波器带阻滤波器用于在已知干扰或噪声频率的情况下，阻止其通过。用于在已知干扰或噪声频率的情况下，阻止其通过。补充知识补充知识_滤波器滤波器