模拟调制系统概述

第四章数字信号的基带传输

由消息转换过来的原始信号所具有的频带称为基本频带（或基带）。对基带信号的频谱不做搬移的传输称为基带传输。

一、数字基带信号的基本波形

1．单极性不归零码

图例。

1和0分别对应于正电压（或负电压）和零电压，只能用于极短距离传送。

①有直流成分；②判决电平在1/2处，较难稳定；③同步问题不能解决；④

需要解决接地（零电平）问题。

2．双极性不归零码

图例。

1和0分别对应于正电压和负电压，可用于低速数据传送如RS-232。①统计平均1和0出现各一半时无直流成分；②判决电平为0电平，容易稳定；③不需要解决接地（零电平）问题；④同步问题仍然不能解决；⑤1和0不等概率分布时有直流成分。

3．单极性归零码

图例。

1对应于一个宽度τ小于码元宽度T的正脉冲，0无脉冲，τ/T称为占空比。

可提取同步信号。

4．双极性归零码

图例。

1和0分别对应于一个宽度τ小于码元宽度T的正脉冲和负脉冲。相邻脉冲必有零电平，可提取同步信号。

5．差分码

图例。

以相邻码元电平极性的改变表示1，否则表示0。（“1”差分码）

6．多进制码

每一个码元可表示若干二进制数。如四进制码。

图例。

二、数字基带信号的线路编码

对原始基带信号作编码转换时需要遵循的原则：

✧无直流分量，尽量在中频带；

✧包含定时信息；

✧与信源统计特性无关；

✧一定的错误检测能力；

✧误码增殖小；

✧转换设备简单；

✧传输效率高。

1．曼彻斯特码

每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，比如用“正+负”脉冲表示1，用“负+正”脉冲表示0。直流分量被完全消除，在连续1和连续0都有码元间隔。

图例。

2．差分曼彻斯特码

图例。

每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，以相邻码元电平极性的改变表示0，否则表示1。（“0”差分双相码）

3．CMI码（Coded Mark Inversion）

用“负+正”脉冲（编码01）表示0，用“负+负”脉冲（00）“正+正”脉冲（11）表示1。规定接续的码元1（不管是否有0将它们隔开）须由交替反转的00或11表示。

图例。

4．Miller码（或延迟调制Delay Modulation）

1在码元周期中点跳变，单个零不跳变，连续两个0则在码元周期交界处跳变。

图例。

三、码间串扰

图例：基带信号的传输模型。

图例：基带脉冲序列通过系统时，滤波作用使脉冲展宽，在附近时隙发生重

叠，可能在抽样点导致误判。 将基带信号的传输简化为

H(ω)是一个理性LPF 。

||()0

||d

j t c c

ke H ωωωωωω-⎧≤=⎨

>⎩

其中t d 为通过H(ω)的延迟时间，ωc 为截止频率，k 为常数（带内衰减常数） 图例：上述LPF 振幅逐渐减弱，且有均匀零点 23,,,...c c c

πππ

ωωω±

±± 让脉冲序列以

c

π

ω间隔通过上述LPF ，在上述零点做抽样判决，则不会受到码间串扰的干扰。 此时信号码元间隔为

c

π

ω，传码率c B R ωπ=。设2c B ωπ=，则有：

22()c B B

R B Baud ωπππ

=

== 为极限传码率，称为Nyquist 速率，码元间隔1

2B

称为Nyquist 间隔，带宽B 称为Nyquist 带宽。

Nyquist 定理：当亟待传输系统具有理想的LPF 特性时，以截止频率2倍的

速率传输数字信号，可以消除码间串扰。

频带利用率：平均单位带宽的传码率称为频带利用率。

上述极限情况下的频带利用率是 22(/)B R B Baud Hz B B

==

（二进制时，1Baud = 1bit/s ；M 进制时，1Baud = log 2M bit/s ）

上述要求抽样点必须定时精确同步，实际上难以实现。

第五章 数字信号的载波传输

数字基带信号只能在低通信道中传输。将数字基带信号对载波进行调制，可

以实现在带通信道的传输。 一、二进制数字调制

模拟法：将数字基带信号当成模拟的调试信号处理。 键控法：利用数字信号的离散取值键控载波参数。 1．二进制幅移键控ASK

对已调信号 ϕ(t) = A(t)cos(ω0t+θ(t))

令 "1"

()0

"0"

A

A t ⎧=⎨

⎩，并设 θ(t) = 0 得 ASK 的信号描述 0cos "1"()0

"0"

ASK A t

t ωϕ⎧=⎨

⎩ 图例：基带信号波形（单极性不归零）和ϕASK (t)波形。 图例：功率谱密度。由离散谱和连续谱组成。 连续谱部分主带宽 B = 2f s （f s =1/T s ） 系统传码率 1

s s R T =

（Baud ），频带利用率 1/12/2

s s s R T B T η===（Baud/Hz ） 2．二进制频移键控BFSK

BFSK 信号描述为：12cos "1"()cos "0"

FSK A t

t A t

ωϕω⎧=⎨

⎩ 图例：相位连续的FSK （CP-FSK ）

图例：相位不连续的FSK （PP-FSK Discrete Phase FSK ） BFSK 可视为两个基本点ASK 之叠加。 图例：功率谱密度。

连续谱部分主带宽 B = |f 2 - f 1|+2f s （f s =1/T s ）

为便于解调，通常要求 |f 2 - f 1| = （3~5）f s ，则 B ≈ （5~7）f s 。

此时，1(5~7)(5~7)

s s s R f B f η=

==（Baud/Hz ） 可见，FSK 带宽接近ASK 的3倍，即频带利用率只有其1/3。