【《基带信号调制的概念及调制方式分析》2800字】

基带信号调制的概念及调制方式分析目录TOC\o"1-3"\h\u23586常用基带信号在发送端通过去控制某些参量的变化，将信号源放到载波上，经过转换利用适合信道传输，称该过程为调制。 188951.1调制的种类 1305511.2调制的作用 1211061.3基本的调制方式 1常用基带信号在发送端通过去控制某些参量的变化，将信号源放到载波上，经过转换利用适合信道传输，称该过程为调制。1.1调制的种类由于调制器输入信号（该信号称为调制信号）存在不同的形式，所以笼统的将调制按照该方式分为两大类：1.利用输入的模拟信号直接调制（或改变）载波（正弦波）的振幅、频率或相位的，称为模拟调制。1.通过数字信号来控制载波的振幅、频率或相位的，称为数字调制。而针对于模拟信号及数字信号的问题，他们的区别在于：同为载荷消息的信号，它们的参量是否有限，以及参量取值是否连续。因此，这是区别信号类型以及如何采用调制方式的一种判别方法。1.2调制的作用通信的应用已经遍布各个领域，附属应用也有着非常广泛的应用。因此，作为信号传输过程中，重要节点的调制，其在通信信号系统的研究中，有着非常重要的地位。它决定了基带信号传输的性能指标，比如高效，保真、便捷等问题，同时还要考虑调制过程中遇到的不可实行性以及不可靠性。因此，在研究调制的作用时，主要包括以下三种：1.由于基带信号通常包含较低频率的分量，因此当信号采用直接发射的方式时，信号将会遇到很难实现传输以及传输方式不经济的问题。但是，当利用较高频率承载基带信号的频谱时，就可以很大程度上提高基带信号发射的效率。1.为了节省信道资源，在传输基带信号时，可以将其承载在载频的不同处。通过对信道进行多路复用的方式，从而达到提高信道利用率的目的。3.在信号传输中，为了保障信号被传输的质量，需要系统抗干扰能力。因此，调制通过扩展信号的方式解决这一问题。1.3基本的调制方式在模拟调制系统以及数字调制系统中，根据信号的类型以及载波的特征，调制被划分成出很多方式。而本次实验将以数字带通传输系统为研究对象，通过学习基本的数字调制方式，了解该调制方式的工作原理。所谓数字调制，就是通过数字基带信号控制载波，将其转化为数字带通信号的过程。通过对载波的三种基本元素，如振幅、频率和相位进行键控，可以得到三种基本数字调制方式。分别为振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)和相移键控（PSK）。1.3.1振幅键控（ASK）ASK作为基本的调制方式，是最早被应用于调制系统中的。由于它的基础性，同样也被应用于研究其他数字调制。其优点包括：简单的设备，较高的频带利用率。缺点：从抗噪声角度来看，它表现出的性能较差，也是最不抗噪声影响的调制方式。因而，在现在的发展过程中该调制被慢慢取代。而在信道特性的变化方面，也表现出敏感性。二进制数字调制中，对载波的幅度只有两种变化状态，其对应的调制方式为二进制振幅键控（2ASK）。1.3.1.1二进制振幅键控（2ASK）基本原理振幅键控的调制原理：在保证频率和初始相位不变的情况下，依靠载波的幅度变化传递数字信息。2ASK信号的时间波形，如下图：图2-SEQ图\*ARABIC\s112ASK信号的时间波形由于2ASK中，只存在两种载波的幅度变化，所以用“0”和“1”表示二进制信息。二进制振幅键控中最简单方式被称为通一断键控（OOK），其表达式为： （2-1）2ASK信号的一般表达式为： （2-2）且 （2-3）在式中：表示马元的持续时间；表示为的基带脉冲波形所持续的时间。2ASK信号通常的两种产生方式：一、模拟调制法；二、采用键控法。模拟调制法也被称为相乘器法，它是依靠二进制不归零的信号经过乘法器与余弦函数式相乘，然后输出其信号。而对于键控法是由开关电路控制的一种方式。针对于2ASK信号的基本解调方法：相干解调和非相干解调。（俗称：同步检测法和包络检测法。）其原理框图如下图：（a）非相干解调方式（b）相干解调方式图2-22ASK信号的接收框图由上图可知，两种方式区别是：非相干解调方式采用的是全波整流器，而相干解调方式采用的是相乘器。因为2ASK不是固定的参数值，而是随机的信号。所以，在讨论频谱特性时，应研究功率谱密度。其表达式为： （2-4）值得注意的是，2ASK信号功率谱不是单一整体的部分，而且有两个部分组合而成，其包括：连续谱和离散谱。并且，在研究中发现，2ASK信号的传输带宽满足是两倍码元速率。1.3.2频移键控（FSK）FSK对于数字通信，有着不可缺少的地位。其优点包括：由于该调制方式不受信道参数的影响，从而具有较强的抗干扰能力。这一特征非常适合应用于衰落信道，因此，采用FSK的调制方式比较频繁。但是，却存在占用的频带较宽，从而导致频带的利用率较低的问题。二进制数字调制中，对载波的频率只有两种变化状态，其对应的调制方式为二进制频移键控（2FSK）。1.3.1.1二进制频移键控（2FSK）基本原理频移键控的调制原理：通过利用载波的频率变化的方式，进行数字信号的传递。2FSK信号的时间波形，如下图：图2-32FSK信号的时间波形由于在2FSK的应用中，载波的频率跟随二进制基带信号，在和之间变化。其表达式为： （2-5）由此可见，2FSK信号由用两个不同载波的2ASK信号进行组合而成。所以，其时域表达式为： （2-6）然而，2FSK信号的主要产生方法：一、模拟调频电路；二、采用键控法。两者的区别在于：键控法是通过电子开关对毫无关联的频率源的转换生成的。而另一种是靠相邻码元的相位的变化，不同于前者，后者的相位要求是连续变化的。2FSK信号同样是采用相干解调和非相干解调进行解调。但不同的是：该解调原理是将其信号分解为两个2ASK信号，然后进行解调，最后通过判决，并且判决规则不特意设定门限，完成2FSK信号的解调后输出信号。值得注意的是，判决规则与调制规则之间，需要有一定的规矩，那就是：当调制规定符号“1”与载波频率呼应时，如果上支路在接收时的值较小，则判为“0”，反之，判为“1”。其解调原理框如下图：（a）非相干解调（b）相干解调图2-42FSK信号解调原理框图2FSK信号的解调方法还有很多种，比如熟悉的鉴频法，过零检测法。但常用的还是上述两种，因此为了简单的了解。当在相位不连续的情况下，是可以用两个不同载波的2ASK信号组合，表示2FSK信号的。其功率谱密度表达为： （2-7）其中，、表示为近似两个2ASK信号的中心频率。由上述框图可得，两者的区别在于：前者需要包络检波器，而后者采用相乘器和低通滤波器。1.3.3相移键控（PSK）PSK具有非常高的传输效率，并且相对于其他两种基本数字调制方式，有较高的抗噪声能力。同样在二进制数字调制中，对相位只有两种变化，其对应的调制方式为二进制相移键控（2PSK）。1.3.1.1二进制相移键控（2PSK）基本原理相移键控的调制原理：在振幅及频率不变的情况下，采用载波相位变化的方式传递信号。2PSK信号的时间波形，如下图：图2-52PSK信号的时间波形其中，需要注意的是，在2PSK信号中二进制“0”和“1”，通常用初始相位0和表示。其时域表达式为：相对