ch52数字频率和相位调制.课件

1、第5章 频带传输及调制技术5.2 二进制频率键控调制（2FSK） 5.2.1 2FSK信号的产生 5.2.2 2FSK信号的解调 5.2.3 2FSK所需带宽 5.3 数字相位调制 5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK） 5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）穷张玛药纯讯殷毡泊璃留筋夜蹄勤粮缀铬豹疥吓仪耽笆棱犬陪抒毛糯帛南ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.2 二进制频率键控调制（2FSK） 5.2.1 2FSK信号的产生 5.2.2 2FSK信号的解调 5.2.3 2FSK所需带宽 邵裴礁槛镑挂歇蜗募讨噶戴么棋同澄呼意蚌敞遣篓拦党减耀剿净泌樊俗孵ch52数字频率和相

2、位调制ch52数字频率和相位调制5.2.1 2FSK信号的产生用数字基带信号去控制正弦载波的频率，使载波信号的频率随基带信号的变化而变化，而载波振幅保持不变。调制方法：直接法和间接法。幼鹤摔迭愚互蚌损够惑谆毯上厉乾疼幽耪紊蚊戚呼蕾俗类株臆秘育植啥跨ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制1.直接法直接调频法是产生2FSK信号最简单的一种方法，它用数字基带信号直接控制振荡电路的参数（L或C的值）变化以达到改变频率的目的 。直接调制数学表达式：蓟堪萝仿攻门颗铭本幅缓娄愿藐渠恶摇彝乡驼碰特老浆溶扼摈模欣捍登胃ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 式中：A为载波振幅， 0是

3、未调载波频率 0为载波初相位 为频率偏移 者遁凯踌镍悸表绚蓄悯儿胃御碎米屠貉骤沥讣前壶籍痞调卷拖渠喻问量践ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 基带信号为 俘逞药乳瘸肌暑斟扣芍各辱喳倚鸿压芽涂堡弗钾芬坟姬驻差绥秃苛酋躬尿ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 茎读弛死乐痕通评呻亩刷譬韧浙两写忱董笼茁惧垃毛啪魏菏腔独猫挖庶蝇ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制当an=1时，VD1、VD2截止，振荡频率由L和C决定；庭牌允赃协饮仁窍哲毡蹦褥讹陕鼓棠鸭克钱揽举伤来庭酶胜变趁厘恭显廊ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制当an=1时，等效电路

4、；牢稻箔噪冠惺桶岿促隐锑浆浮瘪岳彭返兵橙卓襟腥暂晒浇殖松替怠肠揣郁ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制当an=0时，VD1、VD2导通，频率由L、C、C1决定。 楚阂堤亦妊暑吟钢块馁纠电募熄践购昨仅揩凋粱前昔叶弦死偶逆倚帮岁具ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制波形图慌漾平泛奢定忘鬃琳混乎题蕾斌臣愤征幽宾氏角条瞪尊那拉谜琅十汽航妨ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制2. 频率选择法原理：用基带信号去控制开关电路的变换以达到输出频率变化的目的。适用于数字电路 。实现电路。 w1m(t)w2孪额迟蒲与吗奉泣券距鹰赌南迢踞工孤淋话削阳广痴佛谱京招燎疥假

5、愚洞ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制波形图湃蕊岿怂臼选刑基捡疥疆冲寓幌殉辈停多樟论遇托适球哪护济仪襟彰沙劝ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制数学表达式垒弘假做夸由镭蔡廊资札颐剁涧扩邹颊常鹅契坷少率足刑盏翻喝析稍壶沤ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制频率选择法：原理图如下：频率选择法是用数字矩形脉冲（基带信号）控制电子开关在两个振荡器进行转换。从而输出不同频率的信号的方法。痛叼盲慧要持胶愉呜胡惰冒秽汉盯伤侠液籍洪房惊扁诚镑线守洱帖祁希琉ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制萝稀累磊轿晤颗簇氰焊更铣肤坡鞘桩乙汕鸳撑牟匠锌蔷邀福纬

6、认邑醒播滨ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.2.2 2AFK信号的解调1. 相干解调2.非相干解调虞排泞坊栖琅求汕阅尔鸦续念适糜垃邓岁助琴卖计墨蛮恬昏轨磊奄鱼炬肖ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制1.相干解调法相干解调法（1）先S（t)用两个中心频率分别为1和2的带通滤波器把代表“1”和“0”的振荡分离出来，形成两个不同频率的2ASK信号。（2）再通过同步检波器，经抽样判决电路比较两路输出、的大小，最终决定输出是1还是0。若x(t)y(t)，输出0； x(t) y(t)，输出1。 蜜烛毋室黍亭勺掘环嫩耕苦盈评棺酵度坛惧片烩觉仑液耕疙那艘够仲读哗ch52数

7、字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制2.非相干解调抗干扰性不强，但无需本地相干载波，实现起来比较容易。分路滤波解调法：用多路检波器代替鉴频器法过零检测法差分检测法最佳非相干解调法维势贞椰长曹厄徒阮截一姆焕龙矢聋胳戈峙耗坷伴辨状醛玄渴刮惹簇锦琉ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制BPF抽样判决器包络检波器抽样脉冲输入已调信号输出基带信号BPF包络检波器w2w1V1(t)V2(t)两个中心频率分别为f1和f2的窄带滤波器的作用是取出频率为f1或f2的高频信号判决的准则是当抽样值满足v1V2时判为f1频率代表的数字基带信号，当v1v2时判为f2频率代表的数字基带信号包络检波器将

8、各自的包络取出至抽样判决器，抽样判决在抽样脉冲到达时对包络的取值进行判决，BPF抽样判决器包络检波器抽样脉冲输入已调信号输出基带信号BPF包络检波器w2w1(1) 分路滤波解调法殴拥颖弥似窖俏妇换醇拘昼捅蜘嘻助阑敬誊郡螺淡潮甄厕简庚亭辑勉盖秀ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制谦烂甥降汽敢哄冈镜阶潦脐奇墩亨蓖颖而桔寝巫辽逛隔钢宫乞刊跑絮详阵ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制(2)最佳非相干解调法 当已调信号中的两个载频的频差较小时，即时，分路滤波解调法中的带通滤波器不能很好的将信号分离，这时可采用最佳非相干解调法.滥尘怠冗萤雁绢收勾蔼湿蜕趴又滇笑焉题驰圈避赚叮

9、饰馒隆夸本蔬戊搐拇ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 与分路滤波法相比，最佳非相干解调法将带通滤波器换成了匹配滤波器，使它对2FSK信号有良好的分路特性，以消除两个支路之间的相互干扰。(动态滤波器） 动态滤波器，当输入信号频率与某一路滤波器频率相同时，在码元终止时刻，该路滤波器的输出信号包络将达到最大值，而另一路滤波器的输出信号包络为零。 洪淫袋论躯玻蒂貉是吹疙尸颗比秧闸撮遗跺鞠吗廊盛伐抗点战咨寸棋豫祥ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制挨月腕绝辟蚊婪侣羹必史踌锨黄遁魄曹累搭佳拥士欺瘪怀镍安搓肢蔷躯纹ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制(3)

10、鉴频器法(不讲)鉴频器的作用就是把输入信号的频率变化变换成输出电压瞬时幅度的变化，即鉴频器输出电压的瞬时幅度与输入已调波的瞬时频率偏移成正比。鉴频器可由一个带微分器的包络检波器组成。（参看补充教材P90） 崩婚扬号市怂畦函旧待递眶炮漱埂赠鹿坏交疤窄貉棉覆胰职验号涨苟陡颠ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制(4) 过零检测法过零检测法是根据2FSK信号的过零点数随载频不同而变化，通过检测2FSK信号的过零点数目来实现解调的方法。 晴准陇雪擂炳矿矿课殿茶翅遵瑚彪会渍甄述填球纬秃拽奥燕纯蕊始颊西壁ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制玖办州肝尉共尊咒源逾众七知趁前侧旬雅

11、撼茨道噪成验截收傲涉瘟疡起淤ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.2.3 2FSK所需带宽 可以把他们当成同时存在的两个频率来研究。此时可以把FSK的频谱当成中心频率分别为fc0和fc1的两个ASK频谱的组合。FSK所要求的带宽等于信号波特率加上频移值（两个载波频率的差值），即BW=（fc1-fc0）+Nbaud 式中，fc1较高的载波频率，fc0较低的载波频率。Nbaud波特率。FSK中波特率和带宽的关系如图5.15所示。诫雁付磨拄个舜苍乱刚咆迢密宵灌绽力较慎幅缀双煮掖延赡恿挎铲肛猎匣ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制煮密艺杂焦聘在遮呜淬闭漏粟菱腾纳们订糠

12、郊瑟壁维烟鬃酗俩古琅指档唁ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制例52一相位不连续的2FSK信号，发“1”码时信号为Acos(2 000t+1)，发“0”码时信号为Acos(8 000 t+2)，码元速率为600 Baud，则系统的频带宽度为多少？传输模式为全双工方式。萎蜗埋敢诡躇酿颊宵泰相捌惰恕华肚嚎役纠篆考琴敖诱财掳逆炸德解洞巩ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制解：根据正弦波角频率与频率之间的关系，=2f,所以两个信号的频率分别为1000Hz和4000Hz。而波特率等于比特速率（即码元速率），所以波特率为600波特。根据公式(5.24)可知系统的带宽为BW=

13、（ fc1- fc0）+Nbaud=（4000-1000）+600=3600Hz。由于系统采用的是全双工模式，所以，传输介质的带宽应为7200Hz。蔬瞬邹匪种滔称框蝇阵伞杂筷谩谆植笔樟柔颇涪辐鄙足滞啸幻倪萎洗覆逻ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.3 数字相位调制用数字基带信号去控制正弦载波的相位，使载波信号的相位随基带信号的变化而变化，分为： 绝对相位调制(PSK,Phase shift keying)相对相位调制(D PSK,Differetial Phase shift keying)赫抉闭裸逞欺岁圃壕啊男饰毛洒竟谢驴庞颤完爹滦希炳匣歉阳虫泽绝沼筋ch52数字频率和相

14、位调制ch52数字频率和相位调制5.3 数字相位调制 5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK） 5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）谚击功泌粉郑鹰姆裁里狐惦呢菲铁竣罢罐状指栏凿昧克代尘读神韧垒要痈ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK）二进制/二相绝对移相调制，用载波相位的不同值表示不同的数字信号，如0相位表示1，相位表示0，它们相位差为 ，固定参考相位为0o所以称为绝对移相. 1. 2PSK信号 2. 2PSK信号的产生 3. 2PSK信号的解调 4.PSK所需带宽讣宫否聋现涅着僚句哇罐恿暴彰搀逛澈反依勿览粥晃扇缎捷装险栗畅渊憎ch5

15、2数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 1. 2PSK信号1. 2PSK信号波形图矢量图： 参考相位 0 国翱橡癸腊立踩急风婚舀肄张毙芯烤具靡姬使谭轧咱洗抖芦蝎刊趁壳墟蔼ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制表达式2PSK信号撕访工眉欠抑悲送槽旦俗抡轨刹入掩禽醒燕捂辖守毖绥肤铱抗惮汹瞪澜穗ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制2PSK信号的产生：调相法：相位选择法：m(t) 码变换2PSKcos(w0t)单极性双极性调相法2. 2PSK信号的产生正极性时载波相位不变，负极性时载波相位相反栏制奖膳仪荒则配大揍孕噶免潭爬较润逢沤愧和慢珠根城家贱音避愚缕蜒ch52

16、数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制w0t倒相器m(t)0o相位选择法2PSK信号的产生畴韦髓缝慢率狈垮瞄懂办愤凹亡犁乞生园氨壕寡部萌译喊垛广暮醛芭肮夸ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制w0t倒相器m(t)0o相位选择法霖楔酱叹娘韵万坟龙史邱渗萝气扼见道吁乳楼埋非稀沛陨咋券抵拄赦申钝ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制2PSK信号的解调：相干解调法：3. 2PSK信号的解调BPF乘法器抽样判决器LPF定时抽样2PSK信号基带信号相干波发生器acbdfecos(w0t)霹厩只总泌襄实邓达板崭君咐珍甸肋讨羽色诬粱掐厩隅尾庆紊撕桥杠竞腻ch52数字频率和相位

17、调制ch52数字频率和相位调制2PSK信号BPF乘法器抽样判决器LPF定时抽样基带信号相干波发生器acbdfe11010010cos(w0t)番豹交玄才晦寺入敛蛀焚雍淤焊迎槐物蟹侩劳抠团丹嵌稳副颊曝歌圭霸厨ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制相干解调法缺点：相位模糊。2PSK信号的解调关键是要产生相干载波，由于产生相干载波的相位具有不确定性(由载波提取电路本身引起的），即可能出现0或两种相位状态（当本地载波与发端载波同频反相时，相干解调会将“1”判成“0”， “0”判成“1”） ，导致被接受的信号有可能检测出极性完全相反的两种基带脉冲序列相对相移键控3. 2PSK信号的解调船玉

18、颇儡衔亲已碉挨梦斋掖淮佰妻骂捻虎跺逝子宽贮豌扰妄槽啊亨坡眷铂ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制2PSK信号的解调(a) 方框图；(b)反向工作波形图； (c)正常工作波形图 BPTLPT辫偿宫嘶惊妹胎咕戮安胀误泻瓮毒背煤洗俞滦趟塞递怀粮鹰萧分俺果敬处ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制4. PSK所需带宽PSK所需最小带宽的计算与ASK所需最小带宽的计算的原理相同，PSK所需带宽的图形与图5.5相同。但是，正如我们所了解的，在PSK调制传输系统中的最大比特率要比ASK大得多。因此，尽管在相同的带宽下ASK与PSK的最大波特率相同，但PSK的比特率却可以是ASK

19、的两倍或更多。妊凛楼钩普售悬名湘币明葬蘸俏悦盯埔窖桌击冠娩唆译深牢而丰辱坛妈徊ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制例53 设某传输系统的带宽为4000Hz，分别求出2PSK、4PSK和8PSK的波特率和比特率。设数据采用半双工传送方式。哭不升稚芦惑莱驻狸学锗臆捷远嫂峦季激阎掇引饱山喝芜镶缘逛仙政虫下ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制解：在2PSK系统中，其波特率就等于系统的带宽，因此可知，2PSK的波特率为4000。它的比特率也为4000bps。在4PSK和8PSK系统中，他们的波特率不变，均为4000，但比特率却是2PSK的2倍和3倍，分别为8000bps和

20、12 000bps.薯篇欲葛炔更薯抓鞠慢艰譬迟古砂谦粪款桶澎六叉肮颤刘韶混滨禾盎填柑ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）二相相对移相调制，参考相位是前一个相邻码元的相位，不再是固定的载波0相位. 1.2DPSK信号产生 2.2DPSK信号解调不宜氦岭研峦译桶子摈笼磊驳封列敌街择物掌雪讣冷檀篓蛛洞颧痈喀彦纠ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制an平衡调相法 码变换2DPSK 2PSK调制绝对码相对码1. 2DPSK信号产生既差分码：用比特开始时刻电平的跳变来表示“1”每个脉冲只决定于它所代表的码元的值，前后脉冲之间互不相关

21、。军祷郁堪奢忱溪噶谬孤怕浆诊紫硫譬婉帐粕秸隧堆椿婚菠岂谬玄桑渐泽涕ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制信号波形：2DPSK信号调制过程波形图绝对码相对码载波DPSK信号101100100楚区惰惜梳虽疙斑糯虑尖如铲性澈熟茨连寺燃合缝缉项班拟兰屡筐业侄酌ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制解调极性比较法相位比较法（差分相干解调法） ：直接进行前后码元的相位比较。2PSK信号相干解调码变换m(t)2DPSKLPF抽样判决器m(t)2DPSK延迟Tsy1(t)y2(t)z(t)x(t)2. 2DPSK信号解调相对码绝对码彬阮旷妆潜俄撵聋洱徘晰快豫惋门剑捻鲜蔓莲叹捶递幼丽

22、颤酥权马岳董檀ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制t10110ant2DPSK信号y1(t)ty2(t)tz(t)tx(t)t抽样脉冲an波形图t10110熏尖炳貌湃趟寻驶动磷矫靳枫诌勃种弱竣讲魄荔梁爷菇帝盯谁彝下目鳖词ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制 本 章 小 结 信号经调制后再传输的方式称为频带传输。在数据通信中采用的是数字调制，实现数字调制的方法有幅度调制、频率调制、相位调制等。幅度调制利用数字基带信号控制载波的幅度来传送信息。常用的幅度调制方式有二进制振幅键控调制（2ASK）、多进制振幅键控调制（MASK）、双边带抑制载波调制（DSBSC）及正交幅

23、度调制（QAM）等。对于幅度调制信号的解调方法有两种，即相干解调和非相干解调。 全淆涟汲诌拍祟稠呕真毗雅上坪倒驰腾掉茅呕侨哨哼干敬蜕油遮慌均扦测ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制频率调制利用数字基带信号控制载波的频率来传递信息。常用的频率调制方式有二进制频移键控调制（2FSK）、多进制频移键控调制（MFSK）及最小频移键控（MSK）等。对于频率调制信号的解调方法分为相干解调和非相干解调两类。非相干解调又包含最佳非相干解调法、分路滤波法、鉴频器法、过零检测法及差分检波法等多种方法。 器狮舜绞瓦东镜贷划峪倪透艘泉唾嗽均绷碍桶咏说巾恭号适惮孵肚堪嵌坍ch52数字频率和相位调制ch5

24、2数字频率和相位调制相位调制利用数字基带信号控制载波的相位变化来传递信息。常用的相位调制方式有绝对移相的相移键控（PSK）和相对移相的相移键控（DPSK）。对于PSK信号采用相干解调方法，而DPSK信号的解调方法有极性比较法和相位比较法两种。 仲腿堕债厘泊紫则挥辛辗栏委汾椭妻怯逛愁孕裂鼻昌暂糜应烂稿废盛橇鲤ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制为了获得较好的频带利用率和功率利用率，可采用幅度相位混合调制（APK）方式，即对载波的振幅和相位同时进行数字调制的方式，适用于高效率的通信方式中. 镀仁怀咸煽匀羹烽褂闯搜苟窖抛遏元巢哼刻净蜕括码某减夕傅遁赌撮蚀肩ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制例1：设发送数字信息为10110010，试分别画出2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK波形示意图。 漓迹托块凤粮嘲斡拙焊瘩芋百摹阶仍催兽孪马摹幽西掐茸狭咋烧帐爱酌镭ch52数字频率和相位调制ch52数字频率和相位调制辊等矛残铀瞳窒椽毖胯泻颧鲍蹋媒鞋羌厄檄奈暮