第三章调制技术(1)数字带通传输系统
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广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调
制）。
调制信号 － 指来自信源的基带信号
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦 波，也可以是非正弦波。
已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信
13
第3章数字带通传输系统
典型波形：
1
0
1
0
(a)2FSK信号 t
（b) s1 t cos1t
t
(c) s2 t cos2t
1
t
由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形 （c），也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载 频的2ASK信号的叠加。
14
第7章数字带通传输系统
f2 ) Ps2 ( f
f2)
18
第3章数字带通传输系统
19
第3章数字带通传输系统
由上图可以看出： 相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，
连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成，离散谱位 于两个载频f1和f2处； 连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若| f1 – f2 | < fs，连续谱在 fc 处出现单峰；若| f1 – f2 | > fs ，则出现双峰； 若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽， 则其带宽近似为
1
e2FSK (t)
包络 检波器
定时脉冲
抽样 判决器
输出
带通 滤波器
2
包络 检波器
16
第3章数字带通传输系统
相干解调
e2FSK (t)
带通 滤波器
1
带通 滤波器
2
相乘器
cos 1t cos 2 t
相乘器
低通 滤波器
定时脉冲
抽样 判决器
输出
低通 滤波器
17
第3章数字带通传输系统
功率谱密度
对相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同载频的 2ASK信号的叠加，它可以表示为
第3章 调制技术 数字带通传输系统
1
•无线通信为什么要进行调制？ 1)天线只能高效地发送频率与天线尺寸相 适应的信号。低频信号波长太长。 2）提高无线通信时的天线辐射效率。 3）把多个基带信号分别搬移到不同的载频 处，以实现信道的多路复用，提高信道利 用率。
2
调制的基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。
即，2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。
12
第7章数字带通传输系统
3.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1 和f2两个频率点间变化。故其表达式为
e2FSK
(t)
AAccooss((21tt
n n
), ),
发送“1”时 发送“0”时
an
0,
概率为 P 概率为1 P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
6
第3章数字带通传输系统
2ASK信号产生方法
➢ 模拟调制法（相乘器法）
二进制 不归零信号
乘法器
s(t)
e2 ASK (t)
➢ 键控法
cosct
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
7
第3章数字带通传输系统
2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
b
滤波器
整流器
相干解调(同步检测法)
低通 滤波器
c
抽样
判决器
定时 脉冲
d
输出
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
输出 抽样 判决器
c os ct
定时 脉冲
8
第3章数字带通传输系统
非相干解调过程的时间波形
1
0
0
1
a t
b t
c t
d
1
0
0
1
t
9
第3章数字带通传输系统
功率谱密度
2ASK信号可以表示成
e2ASK (t) st cosct
式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列
设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度
则由上式可得
P2ASK ( f )
1 4
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
11
第3章数字带通传输系统
从以上分析及上图可以看出：
➢ 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。
➢ 2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣 （第一个谱零点位置），则有
式中 fs = 1/Ts
B2 ASK 2 f s
2FSK信号的产生方法
采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连 续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
基带信号
振荡器1
f1
反相器
振荡器2 f2
选通开关
e2FSK (t) 相加器
选通开关 15
第3章数字带通传输系统
2FSK信号的解调方法
非相干解调
带通 滤波器
1
0
1
1
0
1
1
0
1
振幅键控
t
频移键控
t
相移键控
t
4
第3章数字带通传输系统
3.1 二进制数字调制原理
3.1.1 二进制振幅键控(2ASK）
基本原理：
“通-断键控(OOK)”信号表达式
波形
eOOK
(t)
Acos
0，
c
t,
以概率P 发送“1”时 以概率1 P发送“0”时
1
0
0
1
st
Ts
t
载波 t
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信 号的功率谱密度的表示式：
P2FSK ( f )
1 4
Ps1 ( f
f1) Ps1 ( f
f1 )
1 4
Ps2 ( f
号中的调制信号恢复出来。
3
第3章数字带通传输系统
概述
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信 号）的过程。
数字带通传输系统：通常包括调制和解调过程的数字传输 系统。
数字调制技术有两百度文库方法：
利用模拟调制的方法去实现数字式调制；
通过开关键控载波，通常称为键控法。
基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控
2ASK
t
5
第3章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式
e2ASK (t) st cosct
其中 s(t) an g(t nTs )
n
Ts － 码元持续时间；
g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
1,
fc )
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)
的线性搬移（属线性调制）。
知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。
10
第3章数字带通传输系统
其曲线如下图所示,2ASK信号的功率谱密度示意图
P2ASK f
f
fc
fc -2fs fc fs fc fc fs fc 2fs
制）。
调制信号 － 指来自信源的基带信号
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦 波，也可以是非正弦波。
已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信
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第3章数字带通传输系统
典型波形：
1
0
1
0
(a)2FSK信号 t
（b) s1 t cos1t
t
(c) s2 t cos2t
1
t
由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形 （c），也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载 频的2ASK信号的叠加。
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第7章数字带通传输系统
f2 ) Ps2 ( f
f2)
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第3章数字带通传输系统
19
第3章数字带通传输系统
由上图可以看出： 相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，
连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成，离散谱位 于两个载频f1和f2处； 连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若| f1 – f2 | < fs，连续谱在 fc 处出现单峰；若| f1 – f2 | > fs ，则出现双峰； 若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的带宽， 则其带宽近似为
1
e2FSK (t)
包络 检波器
定时脉冲
抽样 判决器
输出
带通 滤波器
2
包络 检波器
16
第3章数字带通传输系统
相干解调
e2FSK (t)
带通 滤波器
1
带通 滤波器
2
相乘器
cos 1t cos 2 t
相乘器
低通 滤波器
定时脉冲
抽样 判决器
输出
低通 滤波器
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第3章数字带通传输系统
功率谱密度
对相位不连续的2FSK信号，可以看成由两个不同载频的 2ASK信号的叠加，它可以表示为
第3章 调制技术 数字带通传输系统
1
•无线通信为什么要进行调制？ 1)天线只能高效地发送频率与天线尺寸相 适应的信号。低频信号波长太长。 2）提高无线通信时的天线辐射效率。 3）把多个基带信号分别搬移到不同的载频 处，以实现信道的多路复用，提高信道利 用率。
2
调制的基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。
即，2ASK信号的传输带宽是码元速率的两倍。
12
第7章数字带通传输系统
3.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1 和f2两个频率点间变化。故其表达式为
e2FSK
(t)
AAccooss((21tt
n n
), ),
发送“1”时 发送“0”时
an
0,
概率为 P 概率为1 P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
6
第3章数字带通传输系统
2ASK信号产生方法
➢ 模拟调制法（相乘器法）
二进制 不归零信号
乘法器
s(t)
e2 ASK (t)
➢ 键控法
cosct
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
7
第3章数字带通传输系统
2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
b
滤波器
整流器
相干解调(同步检测法)
低通 滤波器
c
抽样
判决器
定时 脉冲
d
输出
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
输出 抽样 判决器
c os ct
定时 脉冲
8
第3章数字带通传输系统
非相干解调过程的时间波形
1
0
0
1
a t
b t
c t
d
1
0
0
1
t
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第3章数字带通传输系统
功率谱密度
2ASK信号可以表示成
e2ASK (t) st cosct
式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列
设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度
则由上式可得
P2ASK ( f )
1 4
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
11
第3章数字带通传输系统
从以上分析及上图可以看出：
➢ 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。
➢ 2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣 （第一个谱零点位置），则有
式中 fs = 1/Ts
B2 ASK 2 f s
2FSK信号的产生方法
采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连 续变化的。
采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。
基带信号
振荡器1
f1
反相器
振荡器2 f2
选通开关
e2FSK (t) 相加器
选通开关 15
第3章数字带通传输系统
2FSK信号的解调方法
非相干解调
带通 滤波器
1
0
1
1
0
1
1
0
1
振幅键控
t
频移键控
t
相移键控
t
4
第3章数字带通传输系统
3.1 二进制数字调制原理
3.1.1 二进制振幅键控(2ASK）
基本原理：
“通-断键控(OOK)”信号表达式
波形
eOOK
(t)
Acos
0，
c
t,
以概率P 发送“1”时 以概率1 P发送“0”时
1
0
0
1
st
Ts
t
载波 t
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
其中，s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
据2ASK信号功率谱密度的表示式，不难写出这种2FSK信 号的功率谱密度的表示式：
P2FSK ( f )
1 4
Ps1 ( f
f1) Ps1 ( f
f1 )
1 4
Ps2 ( f
号中的调制信号恢复出来。
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第3章数字带通传输系统
概述
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信 号）的过程。
数字带通传输系统：通常包括调制和解调过程的数字传输 系统。
数字调制技术有两百度文库方法：
利用模拟调制的方法去实现数字式调制；
通过开关键控载波，通常称为键控法。
基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控
2ASK
t
5
第3章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式
e2ASK (t) st cosct
其中 s(t) an g(t nTs )
n
Ts － 码元持续时间；
g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高 度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
1,
fc )
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)
的线性搬移（属线性调制）。
知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。
10
第3章数字带通传输系统
其曲线如下图所示,2ASK信号的功率谱密度示意图
P2ASK f
f
fc
fc -2fs fc fs fc fc fs fc 2fs