ch5(1)_数字幅度调制74883

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,5,章 频带传输及调制技术,5.0,预备知识,5.1,二进制振幅键控调制（,2ASK,）,5.2,二进制频率键控调制（,2FSK,）,5.3,二进制,数字相位调制,（,2PSK,）,5.4,多进制调制技术,5.5,现代调制技术,补充知识,:,滤波器,5.0,预备知识,5.0,预备知识,1.,基带传输和频带传输,2.,为什么要要把基带信号变成频带信号？,3.,数字调制技术的分类,4.,调制理论基础,5.0,预备知识,1.,基带传输和频带传输,当二进制编码的,“,0,”,、,“,1,”,符号用电脉冲的,“,正,”,、,“,负,”,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传输方式。,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。,它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,4,次编码。,第一次：信息,数据（,A/D,）,第二次：数据,脉冲信号,第三次：差错编码,第四次：基带信号,频带信号,2.,为什么要要把基带信号变成频带信号？,2.,为什么要要把基带信号变成频带信号？,（,1,）,基带信号,通常含有较低的频率分量。,（,2,）当信号为连续,1(,或,0),时会有直流成分,产生。,（,3,）频带信号一般频率较高（例如，,1,为,4800Hz,0,为,2400Hz,），,平均功耗为,0,。,3.,数字调制技术的分类,3.,数字调制技术的分类,数字幅度调制技术,幅移键控（,ASK:Amplitude Shift Keying,）,数字频率调制技术,频移键控（,FSK:Frequency Shift Keying,）,数字相位调制技术,相移键控（,PSK:Phase Shift Keying,）,4.,调制理论基础,4.,调制理论基础：傅立叶变换,调制：,就是用欲传输的原始信号,m(t,),去控制高频简谐波,f(t,),或周期性的脉冲信号的某一参量，使它们随,f(t),线性变化。,通常把原始信号称为,调制信号,或基带信号,m(t,),；,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,f(t,)=,A,cos,；,把调制后得到的信号称为,已调信号,，显然已调信号中携带有原始信号中的信息,s(t,),。,调制定理,调制定理,：,基带信号,m(t,),和正弦信号,cos,（,w,0,t,）,相乘得到,已调信号,f(t)cos,（,w,0,t,）,的频谱和原始信号,f(t),的频谱,F(jw,),之间有如下关系：,调制定理,调制定理,调制定理表明：将基带信号,f(t),乘以余弦信号,cos,（,w,0,t,）,对应于,在频域中把,f(t),的频谱,F(jw,),等分成两部分并把其中一部分沿频率轴右移,w,0,，,另一部分左移,w,0,，,如图所示：,-Wm,+Wm,f(t),F(jw,),-Wm,+Wm,-Wm,+Wm,5.1,二进制振幅键控调制（,2ASK,）,数字幅度调制：,用数字基带信号去控制正弦载波的幅度，使载波信号的幅度随基带信号的变化而变化。,5.1.1,2ASK,信号的产生,5.1.2 2ASK,信号的解调,5.1.3 2ASK,所需带宽,基带数字信号,（单极性非归零矩形脉冲）：,5.1.1,2ASK,信号的产生,1.2ASK,信号,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：,5.1.1,2ASK,信号的产生,正弦载波信号：,f(t)=Acos(w,0,t+,0,),一般,0,=,0,便于分析,2.2ASK,调制方法,(1),乘法器法（图,a,）：,平衡调制器,(2),通断键控方法（图,b,）：,OOK,（,On-Off Keying,）,5.1.1,2ASK,信号的产生,（a）,（b）,载波发生器,e,(,t,),m(t),S,开关,(,a,),t,1,0,1,1,0,0,1,s,(,t,),T,b,t,t,2,ASK,信号,载波信号,(,b,),单极性非归零矩形脉冲信号,载波,解调：,从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或,检波,。,2ASK,信号的解调：,即由已调信号,二进制基带信号；解调的方法有,相干解调,和,非相干解调,两种方法。,(1),非相干解调方法,：,包络检波法,包络检波：,幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，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,包络线,即能实现解调。这种方法称为,包络检波,。,5.1.2 2ASK,信号的解调,2ASK,信号的解调,定时抽样,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,抽样判决器,LPF,输入已调信号（,2ASK,信号,+,噪声（高斯白噪声）,),取出基带信号,把取出的基带信号还原成原基带信号,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,”,。,2ASK,信号的解调,(2),相干解调：同步解调法,：,BPF,乘法器,抽样判决器,LPF,定时抽样,输入已调信号,输出基带信号,相干波发生器,2ASK,信号的解调,相干解调的条件：,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。,设,s(t)=m(t)cos(,0,t+,0,),f(t)=,cos(,f,t+,f,),2ASK,信号的解调,2cosAcosB=,cos(A+B)+cos(A,-B),M(t,)=1/2k,L,m(t),cos,（,0,+,f,）,t+,（,0,+,f,）,+,cos,（,0,-,f,）,t+,（,0,-,f,）,2cosAcosB=,cos(A+B)+cos(A,-B),M(t,)=1/2k,L,m(t),cos,（,0,+,f,）,t+,（,0,+,f,）,+,cos,（,0,-,f,）,t+,（,0,-,f,）,=1/2k,L,m(t),cos,（,0,-,f,）,t+,（,0,-,f,）,=1/2k,L,m(t),高频，滤掉,=0,=0,实现相干解调的关键是要有一个与调制信号保持同频同相的相干载波，否则会造成解调后波形失真。通常接收端无法独立产生相干载波，需要用锁相环路或窄带滤波器来提取，这样就增加了设备的复杂性。而且在大信噪比条件下，这种方法的抗噪声性能并无明显的改善，,所以相干解调法在实际系统中应用得较少。,二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的调制方式，但其抗噪声能力差，因而实际用得并不多。,5.1.3 2ASK,所需带宽,信号的带宽是信号占据的整个频率范围。一个基带信号调制成,2ASK,信号时，会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,f,c,-0.5N,bau,d,与,f,c,+0.5N,baud,之间中间载波频率,fc,，,见图,5.5,。,对于,ASK,技术所使用的带宽用下式计算：,BW=,（,1+d,）,N,baud,其中，,BW,为带宽，,N,baud,为波特率，,d,是和线路有关的因子，最小值为,0,。,由此可知，传输,ASM,信号所需的最小带宽等于波特率。,单工,(,半双工,),带宽,BW=,N,baud,全双工 带宽,BW=2N,baud,例,5,1,求出码元变换速率为,400Baud,的,2ASK,半双工系统的最小带宽和信息传输速率是多少？若采用八进制,ASK,系统，该系统最小带宽和速率又为多少？,解：,在,2ASK,半双工系统中，,一个系统的最小带宽等于其波特率,，所以，该信号带宽是,400Hz,。,同样，对于,2ASK,信号，波特率等于比特率，所以信息传输速率（比特率）也等于,400bps,。,在,八进制,ASK,系统中，由于一个码元含有,3,位（,2,3,=8,），所以它的信息传输速率（比特率）是,4003=1200 bps,。,而,在,ASM,系统中，其带宽不变，仍等于波特率，即,400Hz,。,对于信号的频率具有选择性的电路称为,滤波电路,，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。,通常，按照滤波电路的工作频率为其命名，分为：低通滤波器（,LPF,）、,高通滤波器（,HPF,）、,带通滤波器（,BPF,）、,带阻滤波器（,BEF,）,和全通滤波器（,APF,）。,补充知识,_,滤波器,低通和高通滤波器,：,设截止频率为,f,p,频率低于,f,p,的信号可以通过，高于,f,p,的信号被衰减的滤波电路称为,低通滤波器,，反之，频率高于,f,p,的信号可以通过，而频率低于,f,p,的信号被衰减的滤波电路称为,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系数，但对于不同频率的信号将产生不同的相移。,补充知识,_,滤波器,带通和带阻滤波器：,设低频段的频率为,f,p1,，,高频段的截止频率为,f,p2,，,频率为,f,p1,到,f,p2,之间的信号可以通过，低于,f,p1,或高于,f,p2,的信号被衰减的滤波电路称为,带通滤波器,。而频率是,f,p1,到,f,p2,之间的信号被衰减的滤波电路称为,带阻滤波器,。,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。,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。,补充知识,_,滤波器,