文档介绍：第11章数字信号传输技术
数字调制技术
模拟信号经模数转换(A/D)后得到的数字信号,一般不宜直接传输:
A、因为这样的数字信号经信道传输时,受信道特性的影响产生畸变;
B、同时信道中的噪声使信号与噪声相互叠加,到达接收端,基带信号发生了畸变。
需经过调制与解调的变换过程。
调制---是指用基带信号(对应调制信号)0对载波波形某些参量进行控制,使载波有关参量随基带信号变化。
解调---从已调信号中恢复原基带信号的过程。
基带信号---通常将发送端调制前和接收端解调后的信号称基带信号;
频带信号----将已调信号称为频带信号。
基带传输系统----不使用调制和解调过程而直接传送基带信号的系统;
频带传输系统----经调制和解调过程的传输系统。
基带传输系统的基本结构
频带传输系统的基本结构
根据调制理论,受调载波的波形可以是任意的,只要已调信号适合于信道传输就可以了。
实际中都选择正弦信号作为载波。这里只讨论以正弦信号作为载波的数字调制系统。数字调制主要有调幅、调频和调相三种基本形式。数字调制信号也称为键控信号,在二进制时有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)三种形式,波形如图所示:
正弦载波的三种键控波形
a)振幅键控 b)移频键控 c)移相键控
二进制振幅键控(2ASK)
通常二进制振幅键控信号的产生方法有两种:
图a是采用乘法器的平衡幅度调制方式:
图b是一种键控方法;开关电路受s(t)控制;
图c为s(t)及已调波e0(t)的波形示例。
由于二进制振幅键控信号中有一个信号的状态为零,此时相当于处在断开状态,故又称为通断键控信号。
a) b) c)
二进制振幅键控(2ASK)信号产生及波形示例
由图b)可知:
e0(t)=s(t)cos(ωct)
s(t)为一串二进制代码,当s(t)=0,e0(t)=0。
2ASK信号的解调方法有两种:
非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的解调系统组成框图如图所示:
图a非相干解调,2ASK信号经带通滤波器后得到e0(t)的波形,经半波或全波整流后,经低通滤波器滤去载波的高频成分,再经抽样判决电路还原成原二进制信号s(t)。
抽样判决电路是利用定时脉冲,在每一信号中心时刻进行抽样,凡抽样值大于判决门限值时,判决为“1”,凡抽样值小于判决门限电平时,判决为“0”。
图b为相干解调.
设输入信号为:
s(t)cos(ωct) , 经相乘器后输出为:
s(t)cos2(ωct)= s(t)[1+cos2(ωct)]/2
经低通滤波器后得到的信号为s(t)/2 ,再经抽样判决电路还原成二进制信号。
二进制移频控(2FSK)
二进制移频键控的调制方法是“0”符号对应于载波ω1,“l”信号对应于载波ω2,且ω1与ω2之间的改变是瞬间完成的。2FSK信号一般采用键控法产生,即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源(载波)进行选通;也可以像模拟调频方式一样,用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频。
2FSK信号的解调方法主要有以下几种:

图为非相干解调的组成框图。

2FSK信号经两个带通滤波器分别滤出了频率为ω1和ω2的已调信号,经包络检波器得到与频率相关的脉冲信号V1和V2,V1、V2送入抽样判决器进行比较,在抽样脉冲控制下,当V1 > V2时,判决为“0”,当 V1< V2时,判决为“1”,从而还原成原二进制信号。
2. 相干解调
2FSK信号相干解调的原理与2ASK信号相干解调的原理相同,基本组成框图如图所示,两路低通滤波器输出的是与调制脉冲s(t)高低电平分别对应的脉冲V1、V2,经判决器还原成原二进制代码。

数字调频波的过零点随不同载频而异,困此检出过零点数可得到关于频率的差异,其原理框图及各点波形如图所示。

设输入信号为:Acos(ω0+ω)t
经延时器输出为: Acos(ω0+ω)(t-τ)
经乘法器输出为:
A2cos(ω0+ω)tcos[(ω0+ω)(t-τ)]
=A2cos[(ω0+ω)τ] /2 +A2cos[2(ω0+ω)t- (ω0+ω)τ] /2
经低通滤波器滤除倍频分量,则其输出为:
V= A2cos[(ω0+ω)τ] /2
= A2cos[ω0τcosωτ-sinω0τsinωτ]/2
可见输出信号V是角频率偏移ω的函数,但不是一个简单的函数关系,若适当选择τ,使cosω0τ=0,sinω0τ=±1 ;
则: V=-A2sinωτ/2 ω0τ=π/2
或 V=A2sinωτ/2 ω0τ=-π/2
当角频偏较小,即ωτ<<1时,则:sinωτ≈ωτ
V≈(-A2/2)(ωτ