高频电子线路第11章数字调制和解调

二进制 电码输出
整形 电路
抽样 判决
11
§11.4 移相键控
移相键控有二相与多相之分。因而在PSK前面加入代号，
如：二相PSK则记为2PSK或BPSK；四相则记为4PSK或
QPSK。下面介绍这两种PSK。
11.4.1 二相移相键控
V 1 10 1 0 0 1 1
0
-V
(a) t
二相移相键控是指：1状 v0(t)
1.码元传输速率RB 码元传输速率又称传码率或波特率，是指单位时间内通 信系统所传输的码元数目，记作RB，单位为波特。 2.信息传输速率Rb 信息传输速率Rb又称传信率，是单位时间内通信系统所 传送的信息量，单位为比特每秒（bit/s,或b/s）。 他们之间关系：RB=Rblog2M
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与模拟调制系统对比，数 字调制的突出优点之一，是 抗干扰能力强。
提取电路
图11.4.3 BPSK相干解调电路
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必须指出，在接收端，为了判断发送的是哪种相位的波 形，就应事先获得载波的初始相位，作为参考。
但得到载波的初始相位是非常困难的，因而可能造成误 判。为了解决这一问题，可采用下面介绍的差分移相键控 DPSK。
S (t)
1 0 11 00 1 0 0 0
(a)
振幅键控
ASK
(b)
图11.1.1 二进制调制波形图
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§11.3 移频键控
移频键控信号产生的方法通常有两种：独立振荡器和调频 法。
独立振荡器法原理框图见图11.3.1。
振荡器 f1
压控开关
振荡器 f2
FSK信号输出
1
vFSK(t）
二进制 电码
移频键控 FSK (c)
ห้องสมุดไป่ตู้
0
0
1
图11.3.1 产生FSK信号的独立振荡器方法
2
§11.1 概述
出了前面两章介绍 和讨论的模拟信号调 制外，还有一类数字 调制。调制方式有三 类：
1.振幅键控ASK
2.移频键控FSK
3.移相键控PSK
调制信号
1
0
0
1
(a)
振幅键控
ASK
(b)
移频键控
FSK
(c)
移相键控
PSK
(d)
差分移相
键控
(e)
PSK
图11.1.1 二进制调制波形图
3
数字通信系统常用到两个指标是：码元传输速率与信息 传输速率。
第11章 数字调制与解调
主要内容： §11.1 概述 §11.2 振幅键控 §11.3 移频键控 §11.4 移相键控 §11.5 正交调幅与解调 §11.6 其他形式的数字调制
1
主要掌握和了解的内容： 1.理解数字通信的基本概念及其优点； 2.理解振幅键控、移频键控与移相键控的调制与解调的基 本方法； 3.了解正交调制与解调。 本章重点：1.移频键控与解调；2.移相键控与解调。 本章难点：移相键控与解调。
整形 电路
S(t) 输出
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此外，由于窄带滤波器的通频带较窄，因而对信号的频 率稳定度要求较高 。为了克服上述缺点，可以采用下述的 滤波积分法解调。该方法见图11.3.3所示。
二进制 vFSK(t) 信号输入
前置 滤波器
限幅器
窄带滤 波器f1
包络 检波器
积分器
窄带滤 波器f2
包络 检波器
积分器
图11.3.4 滤波积分法方框图
4 A si2 n T s
上述积分为零。通过分析，抽样判决电路就可判决出输 入码为1，否则为0 。
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非相干解调除采用以前介绍的鉴频器外，最简单的方法 是窄带滤波器法 。该方法见图11.3.3所示。
vFSK(t) 输入
前置 滤波器
限幅器
窄带 滤波器
包络 检波器
比较器
窄带 滤波器
包络 检波器
图11.3.3 窄带滤波器法方框图
sin2ot
平
带通
分
它的解调电路可 以用同步(相干)检
方
滤波
频
2 fo
波器检出S(t)，见
vBP(tS ) KvoS(t)sin ot
vo (t)
图11.4.3.。
乘法器
sinot
vM (t)
S(t)
平衡
调制器 vo(t)
带通 滤波器
vBPSK(t)
低频 放大器
抽样 判决电路
S (t)
时钟
图11.4.2 BPSK产生电路
图11.1.1 二进制调制波形图
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调频法是直接用数字信号对载波振荡进行调制的，它与第 10章所讨论的调频方法基本相同。
二元移频键控信号可以采用相干解调，也可采用非相干解 调。图11.3.2是想干解调方框图。
乘
积
法
分
器
器
v(t)
Vmcoso ()t
抽样 判决
二进制电码 S(t）
乘
积
法
分
器
器
Vmcoso ()t
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§11.2 振幅键控
设未调制的载波电压为： vo(t)V om si n ot
数字脉冲序列为： S (t) ang(tns)T
ASK已调波为：v A ( t ) S S K ( t ) v o ( t ) a n g ( t n s ) V 0 m T so i tn
调制信号
1
0
0
1
态时，载波相移为零；0状
0
态时，载波相移位180o。一 般情况下，二相移相键控 vBPSK(t)
信号可表示为：
0
(b) t
(c) t
图11.4.1 二相移相键控信号波形
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v BP ( t) SS ( K t) v o ( t) V om a n g ( t n s ) s T io tn
n
由上述公式和右图表明， 二相移相键控实际上可等 效为由调制信号S(t)和载波 相乘的双边带调幅。
易于保密；随着电子技术 的日益成熟，数字电子设备 越来越容易制造，成本低、 体积小、可靠性高。
1
0
1
1
0
TS
2TS
4TS t
(a)原数字信号
0
(b)解调后信号
t
0
(c)时钟信号
t
0
( d)取样后信号
t
缺点：占据信道宽；必须 具备同步系统，因而系统复 杂。
0
( e)判决后信号
t
0
(f)重现波形
t
图11.1.2 取样判决过程中各点的波形
因此，二相移相键控信 号可以用平衡调制器产生。
V 1 10 1 0 0 1 1
0
-V v0(t)
0
(a) t
(b) t
vBPSK(t)
S(t)
平衡
调制器 vo(t)
带通 滤波器
vBPSK(t)
0
(c) t
图11.4.1 二相移相键控信号波形
图11.4.2 BPSK产生电路
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vBPSK(t)
sin2 ot
图11.3.2 2FSK信号的相干解调电路的方框图
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若输入的移频键控信号为 v(t)Vco os ()t，则上面
的积分器输出为
Ts Ac 0
o2( so)tdtA 2Ts
下面积分器的输出为
0 T sA co os ()tco os ()tdt0 T sA 2co 2 stdt0 T sA 2co 2o std