二进制数字调制原理《通信原理》

二进制数字调制原理 数字带通传输系统：包括数字调制和数字解调过程的数字传输系统。 数字调制：利用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程。 数字解调：通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程。 二进制数字调制：调制信号是二进制数字基带信号的调制，其载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。 1．二进制振幅键控 （1）2ASK的表达式 2ASK信号的一般表达式 其中 若取 则相应的2ASK信号就是OOK信号，其表达式为 （2）2ASK的波形 图7-1 2ASK/OOK信号时间波形 （3）2ASK的产生方法 ①模拟调制法（相乘器法） 图7-2 模拟调制法原理框图 ②键控法 图7-3 键控法原理框图 （4）2ASK的解调方法 ①非相干解调（包络检波法） 图7-4 非相干解调法原理框图 非相干解调过程的波形分析 图7-5 非相干解调过程的时间波形 ②相干解调（同步检测法） 图7-6 相干解调法原理框图 （5）2ASK的功率谱密度 ①表达式 ②示意图 图7-7 2ASK信号的功率谱密度示意图 ③特性 a．2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。 b．2ASK信号的带宽B2ASK是基带信号带宽的2倍，即 其中，（码元速率）。 2．二进制频移键控 （1）2FSK的表达式 2FSK信号的一般表达式为 式中，和分别是第n个信号码元的初始相位，在频移键控中，和不携带信息，通常令和均为0。 所以可简化为 （2）2FSK的波形 图7-8 2FSK信号的时间波形 （3）2FSK的产生方法 ①模拟调频法 产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，称为连续相位FSK（CPFSK）。 ②键控法 图7-9 键控法产生2FSK信号的原理图 产生的2FSK信号相邻码元之间的相位不一定连续。 （4）2FSK的解调方法 ①非相干解调 图7-10 非相干解调法原理框图 ②相干解调 图7-11 相干解调法原理框图 （5）2FSK的功率谱密度 ①表达式 ②示意图 图7-12 相位不连续2FSK信号的功率谱示意图 ③特性 a．相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加，离散谱位于两个载频f1和f2处。 b．连续谱的形状随着两个载频之差|f1－f2|的大小而变化；若，连续谱在f0处出现单峰；若，出现双峰。 c．以功率谱第一个零点之间频率间隔计算2FSK信号的带宽，可近似为 3．二进制相移键控（绝对相移键控） （1）2PSK的表达式 2PSK信号的时域表达式为  （7-1-1） 式中，φn表示第n个符号的绝对相位，即 则式（7-1-1）可改写为 （2）2PSK的波形 图7-13 2PSK信号的时间波形 （3）2PSK的产生方法 ①模拟调制法（相乘器法） 图7-14 模拟调制法原理框图 ②键控法 图7-15 键控法原理框图 （4）2PSK的解调方法 2PSK信号采用相干解调 图7-16 2PSK信号的解调原理框图 相干解调波形分析 图7-17 2PSK信号相干解调时各点时间波形 （5）2PSK功率谱密度 ①表达式 ②功率谱密度图 图7-18 2PSK（2DPSK）信号的功率谱密度 ③频谱特性 a．当时，2PSK功率谱中无离散谱（即载波分量）。 b．带宽是基带信号带宽的2倍。 4．二进制差分相移键控（相对相移键控） （1）2DPSK的基本概念 ①绝对相移 绝对相移（PSK）是利用载波相位的绝对数值表示数字信息的方法。 ②相对相移 相对相移（DPSK）是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息的方法。 （2）2DPSK的表达式 其中，Δφ为当前码元与前一码元的载波相位差，即 若序列初始码元的参考相位不同，2DPSK信号的相位可不同，例如： （3）2DPSK的波形 图7-19 2DPSK信号调制过程波形图 （4）2DPSK的产生方法 ①对二进制基带信号进行差分编码，把表示数字信息序列的绝对码变成相对码； 式中，为绝对码；为相对码；为模2加；为的前一个码元，最初的可任意设定。 ②根据相对码进行绝对调相，产生二进制差分相移键控信号。 ③2DPSK信号采用调制器键控法原理图如图7-20所示。 图7-20 2DPSK信号调制器键控法原理框图 （5）2DPSK的解调方式 ①相干解调 图7-21 2DPSK信号的相干解调原理框图 相干解调波形分析 图7-22 2DPSK信号相干解调时各点时间波形 ②差分相干解调 图7-23 2DPSK信号的差分相干解调原理框图 差分相干解调波形分析 图7-24 2DPSK信号差分相干解调时各点时间波形 （6）2DPSK的功率谱密度 2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度相同。即