《數(shù)字通信原理》課件 項(xiàng)目四-理解調(diào)制解調(diào)

數(shù)字通信原理01項(xiàng)目1：認(rèn)識(shí)通信系統(tǒng)02項(xiàng)目2：認(rèn)識(shí)通信信號(hào)CONTENTS03項(xiàng)目3：認(rèn)知數(shù)字基帶傳輸04項(xiàng)目4：理解調(diào)制解調(diào)05項(xiàng)目5：揭秘編碼06項(xiàng)目6：認(rèn)知定時(shí)與同步07項(xiàng)目7：仿真數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)08項(xiàng)目8：仿真移動(dòng)通信系統(tǒng)09項(xiàng)目9：探索通信新技術(shù)項(xiàng)目4理解調(diào)制解調(diào)理解調(diào)制解調(diào)項(xiàng)目4項(xiàng)目描述結(jié)合通信系統(tǒng)信號(hào)處理過程，分別剖析模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)各種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行比較，分析不同調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。項(xiàng)目分析本項(xiàng)目中涉及的幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制技術(shù)具有一定的計(jì)算和理解難度，需要具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和理論聯(lián)系實(shí)際的職業(yè)素養(yǎng)。理解調(diào)制解調(diào)項(xiàng)目4學(xué)習(xí)目標(biāo)在已有信號(hào)時(shí)域分析和頻域分析知識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的實(shí)際，完成從各種調(diào)制系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)與實(shí)施。課程思政結(jié)合交通運(yùn)輸系統(tǒng)近距離和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸采用不同交通方式，引導(dǎo)學(xué)生勤儉節(jié)約、綠色環(huán)保的意識(shí)，通過調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的勞動(dòng)意識(shí)和創(chuàng)新精神。學(xué)習(xí)模擬調(diào)制解調(diào)任務(wù)4.1任務(wù)目標(biāo)了解模擬調(diào)制與解調(diào)過程。任務(wù)分析了解模擬調(diào)制與解調(diào)的基本原理，掌握基于軟件無線電的FM調(diào)制解調(diào)技術(shù)。4.1模擬調(diào)制與解調(diào)基帶信號(hào)就是從數(shù)據(jù)設(shè)備中產(chǎn)生的二進(jìn)制序列。如圖3-1所示，由矩形電脈沖組成的信號(hào)，高電平代表“1”，低電平代表“0”。這些信號(hào)往往含大量的低頻分量，因而稱之為數(shù)字基帶信號(hào)。圖3-1基帶信號(hào)4.1模擬調(diào)制與解調(diào)4.1模擬調(diào)制與解調(diào)基帶信號(hào)不能在大多數(shù)信道中直接傳輸，因?yàn)榇蠖鄶?shù)信道具有帶通特性。因此，基帶信號(hào)在通信系統(tǒng)的發(fā)送端需要進(jìn)行調(diào)制，再送入信道傳輸，在接收端則進(jìn)行相反的變換，即解調(diào)。圖4-2模擬調(diào)制系統(tǒng)模型

4.1.1 幅度調(diào)制與解調(diào)AM因?yàn)槠湔{(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)簡單，曾經(jīng)成為人們獲取信息的重要方式，利用非常容易找到的材料自制AM收音機(jī)。圖4-3自制簡易礦石收音機(jī)

4.1.1 幅度調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制是指：用信號(hào)f（t）疊加一個(gè)直流分量后去控制載波C（t）的振幅，使已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)按照f（t）的規(guī)律線性變化，又稱為調(diào)幅（AM）。A0為外加的直流分量，如果A0≥[f(t)]max，則稱該調(diào)制為常規(guī)雙邊帶調(diào)制。如果=0，則稱該調(diào)制為抑制載波雙邊帶調(diào)制，簡稱DSB。

4.1.1 幅度調(diào)制與解調(diào)用信號(hào)f（t）疊加一個(gè)直流分量后去控制載波C（t）的振幅，使已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)按照f（t）的規(guī)律線性變化，又稱為調(diào)幅（AM）。圖4-4常規(guī)幅度調(diào)制信號(hào)AM的產(chǎn)生模型Otf(t)OtA+f(t)Otcos(ωct)OtSAM(t)

基帶調(diào)制信號(hào)載波頻率為ωcAM已調(diào)信號(hào)加直流A，使A+f(t)>0信號(hào)包絡(luò)包絡(luò)：高頻信號(hào)的各個(gè)最大點(diǎn)相連，得到的曲線。第4章調(diào)制解調(diào)

4.1.1 幅度調(diào)制與解調(diào)ma≤1ma>1,信號(hào)包絡(luò)失真第4章調(diào)制解調(diào)

4.1.1 幅度調(diào)制與解調(diào)1F(w)－wmwmw0ωc－ωmωc+ωmpA－wcwcpASAM(w)021w-ωc－ωm-ωc+ωm基帶信號(hào)頻譜調(diào)制后信號(hào)頻譜帶寬B=fm帶寬B=2fm下邊帶上邊帶4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)的頻譜及帶寬

sAM(t)信號(hào)的包絡(luò)具有調(diào)制信號(hào)的形狀，解調(diào)方式有兩種：包絡(luò)檢波和相干解調(diào)相干解調(diào)：接收機(jī)產(chǎn)生與已調(diào)信號(hào)中載波同頻同相的本地載波，通過相乘器與收到的sAM(t)信號(hào)相乘，再經(jīng)低通濾波，恢復(fù)出原來的調(diào)制信號(hào)。4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)sAM(t)?f(t)低通隔直流本地cosωct限制幅度放大器件①相干解調(diào)4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)②包絡(luò)檢波法非線性器件低通濾波sAM(t)用非線性器件和濾波器分離提取出已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)。f(t)非線性器件：二極管，跟隨AM信號(hào)幅度變化低通濾波器：過濾掉信號(hào)中的高頻成分。第4章調(diào)制解調(diào)4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)包絡(luò)檢波法

電路由二極管D、電阻R和電容C組成。RC滿足條件：

4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)信號(hào)功率：通常用該信號(hào)f(t)在1Ω電阻上的平均功率表示，等于信號(hào)的均方值。

均方值：對(duì)時(shí)域表達(dá)式先平方后,再求其平均值。例如：Sf(t)信號(hào)f(t)的功率＝4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)功率和調(diào)制效率對(duì)于AM信號(hào)[A+f(t)]cosωctSAMSAM常數(shù)的均值(數(shù)學(xué)期望)cosωct的均值f(t)的均值兩個(gè)函數(shù)獨(dú)立調(diào)制效率：調(diào)制信號(hào)功率和已調(diào)信號(hào)總功率之比，記做：ηAM當(dāng)f(t)＝Acosωct時(shí)則SAM因?yàn)楫?dāng)f(t)為方波時(shí)第4章調(diào)制解調(diào)4.1.1幅度調(diào)制與解調(diào)AM信號(hào)功率和調(diào)制效率4.1幅度調(diào)制與解調(diào)仿真圖4-10AM∕DSB調(diào)制解調(diào)原理仿真模型AM練習(xí)題調(diào)制信號(hào)f(t)的頻譜如下圖，畫出已調(diào)信號(hào)的頻譜。抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）

1.DSB信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）

DSB信號(hào)不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)；除不含有載頻分量離散譜外，DSB信號(hào)的頻譜由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成。故DSB信號(hào)是不帶載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍。2.DSB信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率顯然，DSB信號(hào)的調(diào)制效率為100%。

抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）3.DSB信號(hào)的解調(diào)DSB信號(hào)只能采用相干解調(diào)，則乘法器輸出為：經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得:

DSB課堂練習(xí)題（1）DSB信號(hào)的頻譜就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜幅度減小一半后，分別搬移到以載波角頻率為中心的（）處，并在其上再各自疊加一個(gè)強(qiáng)度為（）的沖激分量。

A、B、C、D、E、F、G、H、0DSB課堂練習(xí)題（2）設(shè)基帶信號(hào)頻譜如右圖所示，以下模擬調(diào)制后的頻譜中抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB)是（）單邊帶調(diào)制（SSB）由于DSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。

1.SSB信號(hào)的產(chǎn)生

單邊帶調(diào)制（SSB）單邊帶調(diào)制（SSB）2.SSB信號(hào)帶寬、功率和調(diào)制效率3.SSB信號(hào)的解調(diào)

SSB信號(hào)的解調(diào)也不能采用簡單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)，單邊帶調(diào)制（SSB）乘法器輸出為：經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為殘留邊帶調(diào)制（VSB）1.殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的問題，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了另外一個(gè)邊帶的一部分。殘留邊帶調(diào)制（VSB）

4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)人們平時(shí)所熟知的調(diào)頻FM頻帶寬，質(zhì)量好

4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制（FM，F(xiàn)requencyModulation）是已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)角頻率受調(diào)制信號(hào)的控制。頻率調(diào)制FM信號(hào)的一般表達(dá)式為4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（1）FM信號(hào)時(shí)域表達(dá)式如果上式將簡化為

為調(diào)頻指數(shù)，一般來說調(diào)頻指數(shù)越大，調(diào)頻的抗干擾能力越強(qiáng)，通信質(zhì)量越好，同時(shí)需要占用的帶寬就越大。調(diào)頻信號(hào)的頻譜（mf=5）卡森公式4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（2）FM信號(hào)的頻譜及帶寬已知某調(diào)頻波S(t)=20cos[2×108πt+8cos4000πt],試確定已調(diào)信號(hào)功率、調(diào)制指數(shù)、最大頻偏和信號(hào)帶?；鶐盘?hào)為單頻時(shí)，F(xiàn)M信號(hào)一般形式：本題FM信號(hào)表達(dá)式：FM信號(hào)功率：FM信號(hào)頻偏：FM信號(hào)帶寬：調(diào)頻指數(shù)：基帶信號(hào)帶寬：2000HzHzHz產(chǎn)生調(diào)頻波的方法通常有兩種：直接法和間接法。直接法就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化。圖4-19直接法調(diào)頻4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（4）FM調(diào)制、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)間接調(diào)頻法又稱為阿姆斯特朗（Armstrong）法，先將基帶信號(hào)進(jìn)行積分，然后去實(shí)施窄帶調(diào)相，從而間接得到窄帶調(diào)頻信號(hào)。圖4-20間接法調(diào)頻4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（4）FM調(diào)制、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)；而非相干解調(diào)適用于窄帶和寬帶調(diào)頻信號(hào)，而且不需同步信號(hào)，因而是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。由于調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，因而調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)器必須能產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓，最簡單的解調(diào)器是具有頻率-電壓轉(zhuǎn)換特性的鑒頻器。4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（4）FM調(diào)制、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)FM信號(hào)輸入到鑒頻器，由于鑒頻器的特性，輸出時(shí)對(duì)不同頻率的信號(hào)發(fā)大幅度不同，這樣FM信號(hào)頻率的快慢轉(zhuǎn)化成為幅度的大小，再通過包絡(luò)檢波得到信號(hào)的包絡(luò)，而這個(gè)包絡(luò)就是原始信息。4.1.3角度調(diào)制與解調(diào)（4）FM調(diào)制、解調(diào)的實(shí)現(xiàn)分析數(shù)字調(diào)制解調(diào)任務(wù)4.2任務(wù)目標(biāo)了解數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的概念及應(yīng)用，掌握ASK、FSK、PSK、DPSK等調(diào)制技術(shù)原理，包括調(diào)制過程、信號(hào)帶寬、解調(diào)方式等。任務(wù)分析在學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)ASK、FSK、PSK、DPSK等數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的調(diào)制解調(diào)原理，并將不同調(diào)制技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析優(yōu)缺點(diǎn)，引出OFDM、QAM、GMSK新一代調(diào)制技術(shù)。分析數(shù)字調(diào)制解調(diào)任務(wù)4.2010204034.2.1仿真二進(jìn)制幅度調(diào)制2ASK4.2.3仿真二進(jìn)制相位調(diào)制2PSK4.2.2仿真二進(jìn)制頻率調(diào)制2FSK4.2.4比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)4.2數(shù)字調(diào)制與解調(diào)基帶信號(hào)指基本的、固有的信號(hào)，即數(shù)字終端設(shè)備發(fā)往信道的“0”、“1”信號(hào)，這些“0”、“1”信號(hào)是頻帶分布在低頻段、未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)。頻帶信號(hào)指分布于某段頻帶的信號(hào)（也可稱為帶通信號(hào)），這段頻帶應(yīng)該大于或等于信號(hào)要傳輸?shù)男盘?hào)的信道的帶寬（這樣信號(hào)才能暢通無阻的在信道中傳輸），所以頻帶信號(hào)指經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)，頻帶傳輸指數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)調(diào)制后在信道中傳輸。基帶傳輸與頻帶傳輸數(shù)字調(diào)制三種方式幅度調(diào)制，稱為幅度鍵控（也稱幅移鍵控），記為ASK（AmplitudeShiftKeying）頻率調(diào)制，稱為頻率鍵控（也稱頻移鍵控），記為FSK（FrequencyShiftKeying）相位調(diào)制，稱為相位鍵控（也稱相移鍵控），記為PSK（PhaseShiftKeying）。

2ASK、2FSK、2PSK波形4.2.1二進(jìn)制幅度調(diào)制2ASK2ASK用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的幅度，二進(jìn)制數(shù)字序列只有“1”、“0”兩種狀態(tài)，則調(diào)制后的載波也只有兩種狀態(tài)：有載波輸出傳送“1”，無載波輸出傳送“0”。2ASK具體實(shí)現(xiàn)及波形圖2ASK調(diào)制示例4.2.1.22ASK信號(hào)的帶寬4.2.1.32ASK信號(hào)的解調(diào)2ASK相干解調(diào)相干解調(diào)也稱為同步檢測法，指的是在接收端用和發(fā)送端同頻同相的載波信號(hào)與信道中接收的已調(diào)信號(hào)相乘，實(shí)現(xiàn)2ASK頻譜的再次搬移，使數(shù)字調(diào)制信號(hào)的頻譜搬回到零頻附近。2ASK相干解調(diào)各點(diǎn)波形相干解調(diào)各部分作用（1）帶通濾波器BPFBPF取出已調(diào)信號(hào)，濾除接收信號(hào)頻帶以外的噪聲干擾，即抑制帶外頻譜分量，保證信號(hào)完整地通過。（2）乘法器乘法器實(shí)現(xiàn)2ASK頻譜的再次搬移，使數(shù)字調(diào)制信號(hào)的頻譜搬回到零頻附近。（3）低通濾波器LPFLPF去除乘法器產(chǎn)生的高頻分量，濾出數(shù)字調(diào)制信號(hào)。（4）采樣判決由于噪聲及信道特性的影響，LPF輸出的數(shù)字信號(hào)是不標(biāo)準(zhǔn)的，通過對(duì)信號(hào)再采樣，利用判決器對(duì)采樣值進(jìn)行判決，便可以恢復(fù)原“1”、“0”數(shù)字序列。2ASK非相干解調(diào)將一段時(shí)間長度的高頻信號(hào)的峰值點(diǎn)連線，就可以得到上方（正的）一條線和下方（負(fù)的）一條線，這兩條線就叫包絡(luò)線。包絡(luò)線就是反映高頻信號(hào)幅度變化的曲線。2ASK非相干解調(diào)從幅度調(diào)制信號(hào)中將低頻信號(hào)解調(diào)出來的過程，就叫做包絡(luò)檢波。也就是說，包絡(luò)檢波是幅度檢波，是一種非相干解調(diào)，即不需要和發(fā)送端同頻同相的本地載波。

2ASK非相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖

2ASK非相干解調(diào)各部分作用（1）帶通濾波器BPFBPF取出已調(diào)信號(hào)，即抑制帶外頻譜分量，保證信號(hào)完整地通過。（2）包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波從2ASK信號(hào)中將低頻信號(hào)解調(diào)出來。（3）低通濾波器LPFLPF去除乘法器產(chǎn)生的高頻分量，濾出數(shù)字調(diào)制信號(hào)。（4）采樣判決由于噪聲及信道特性的影響，LPF輸出的數(shù)字信號(hào)是不標(biāo)準(zhǔn)的，通過采樣判決恢復(fù)原“1”、“0”數(shù)字序列。4.2.1.42ASK系統(tǒng)仿真2ASK相干解調(diào)仿真模型2ASK相干解調(diào)仿真模型中各圖符參數(shù)配置表圖符編號(hào)庫/名稱參數(shù)0Source/PNSeqAmp=0.5v，Offset=0.5，Rate=50Hz，Phase=0deg，Nolevels=21、3Source/SinusoidAmp=1v，F(xiàn)req=150Hz，Phase=0deg5Operator/LinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=55Hz6Operator/Logic/CompareSelectComparison=a>=b，TrueOutput=1，F(xiàn)alseOutput=07Source/Aperiodic/StepFctAmplitude=0.25v，StartTime=0，Offset=0v2ASK非相干解調(diào)（即2ASK包絡(luò)檢波）2ASK包絡(luò)檢波各圖符參數(shù)設(shè)置表圖符編號(hào)庫/名稱參數(shù)0Source/PNSeqAmp=0.5v，Offset=0.5，Rate=50Hz，Phase=0deg，Nolevels=21Source/SinusoidAmp=1v，F(xiàn)req=150Hz，Phase=0deg5Operator/LinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=55Hz6Operator/Logic/CompareSelectComparison=a>=b，TrueOutput=1，F(xiàn)alseOutput=07Source/Aperiodic/StepFctAmplitude=0.25v，StartTime=0，Offset=0v12Function/HalfRctfyZeroPonit=0v4.2.2二進(jìn)制頻率調(diào)制2FSK及仿真2FSK是用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)改變載波的頻率，即分別用不同的頻率的載波承載“0”信號(hào)和“1”信號(hào)。4.2.2.12FSK信號(hào)的調(diào)制2FSK信號(hào)可看作是兩個(gè)交錯(cuò)的ASK信號(hào)之和，一個(gè)載頻為f1，另一個(gè)載頻為f2。2FSK是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息的。2FSK調(diào)制及波形圖2FSK信號(hào)分解圖2FSK示例4.2.2.22FSK信號(hào)的帶寬

2FSK出現(xiàn)雙峰2FSK功率譜分析（1）2FSK信號(hào)的功率譜與2ASK信號(hào)的功率譜相似，同樣由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。（2）連續(xù)譜的形狀隨著的大小而異。出現(xiàn)雙峰；出現(xiàn)單峰。（3）2FSK信號(hào)的頻帶寬度為

4.2.2.32FSK信號(hào)的解調(diào)

2FSK解調(diào)思路是將二進(jìn)制頻率鍵控信號(hào)分解成兩路2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式。2FSK相干解調(diào)2FSK非相干解調(diào)2FSK非相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖2FSK相干解調(diào)仿真2FSK相干解調(diào)仿真各圖符參數(shù)設(shè)置表圖符編號(hào)庫/名稱參數(shù)0Source/PNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=10Hz,Phase=0degNolevels=21、2Function/NonLinear/HalfRctfyZeroPoint=0v3Operator:ogic/NotThreshold=0.5,TrueOutput=1,FalseOutput=-19、10Operator:LinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=15Hz11Operator:Logic/CompareSelectComparison=a>=b,TrueOutput=1FalseOutput=-112、13Source:SinusoidAmp=1v,Freq=100Hz,Phase=0deg14、15Source:SinusoidAmp=1v,Freq=50Hz,Phase=0deg2FSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形2FSK非相干解調(diào)2FSK非相干解調(diào)各圖符參數(shù)設(shè)置表圖符編號(hào)庫/名稱參數(shù)0Source/PNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=10Hz,Phase=0degNolevels=21、2、21、22Function/NonLinear/HalfRctfyZeroPoint=0v3Operator/Logic/NotThreshold=0.5v,TrueOutput=1,FalseOutput=-19、10Operator/LinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=15Hz11Operator/Logic/CompareSelectComparison=a>=b,TrueOutput=1,FalseOutput=-112Source/SinusoidAmp=1v,Freq=100Hz,Phase=0deg14Source/SinusoidAmp=1v.Freq=50Hz,Phase=0deg23Operator/LinerSysFilters/Analog/BandpassLowCuttoff=40Hz,HiCuttoff=60Hz24Operator/LinerSysFilters/Analog/BandpassLowCuttoff=90Hz,HiCuttoff=110Hz4.2.3二進(jìn)制相位調(diào)制2PSK及仿真2PSK用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制高頻載波的相位，使載波的相位隨著數(shù)字基帶信號(hào)變化而變化。例如，“1”碼用載波的0相位表示，“0”碼用載波的相位表示，反之亦可。利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息。2PSK包括絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)（差分）調(diào)相。4.2.3.12PSK信號(hào)的調(diào)制絕對(duì)調(diào)相2PSK利用載波初相位的絕對(duì)值（即固定的某一相位）來表示數(shù)字信號(hào)“1”或“0”。對(duì)于2PSK信號(hào)來說，就是用基帶信號(hào)（“0”或“1”）控制載波的相位。由于整個(gè)圓周為2，對(duì)于二進(jìn)制調(diào)制，即把2分為2份，1份相位選0相位，另一份相位則選相位。如圖4-51所示，“1”信號(hào)選用0相位，“0”信號(hào)選用相位（即反相）。2PSK調(diào)制框圖及波形圖2PSK示例圖4.2.3.22PSK信號(hào)的帶寬2PSK信號(hào)是雙極性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制，而2ASK信號(hào)是單極性脈沖序列的雙邊帶調(diào)制，因而2PSK帶寬與2ASK相同。2PSK信號(hào)的帶寬4.2.3.32PSK信號(hào)的解調(diào)2PSK信號(hào)相當(dāng)于DSB-SC信號(hào)，只能采用相干解調(diào)方式解調(diào)。由于PSK信號(hào)的解調(diào)必須用相干解調(diào)方法，功率譜中沒有載頻，而此時(shí)如何獲得同頻同相的載頻就成了關(guān)鍵問題。采用相干載波，必須具有和發(fā)送端載波同頻同相的本地載波，但本地相干載波的提取較為困難。2PSK相干解調(diào)及各點(diǎn)波形圖2PSK解調(diào)示例相位模糊2PSK信號(hào)相干解調(diào)，如果本地載波與發(fā)送載波不同相，會(huì)造成錯(cuò)誤判決，這種現(xiàn)象稱為相位模糊或者“倒

”現(xiàn)象。例如本地載波與發(fā)送載波相位相反，采樣判決器輸出將與發(fā)送的數(shù)字序列相反，造成錯(cuò)誤。一般本地載波從接收信號(hào)中提取，發(fā)送信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受到噪聲的影響，使其相位隨機(jī)變化而產(chǎn)生相位誤差，這種相位誤差難以消除。因而2PSK信號(hào)容易產(chǎn)生誤碼，實(shí)際中2PSK信號(hào)不常被采用。4.2.3.42PSK系統(tǒng)仿真2PSK相干解調(diào)各圖符參數(shù)設(shè)置表圖符編號(hào)庫/名稱參數(shù)0Source/PNSeqAmp=1V,Offset=0V,Rate=10Hz,Phase=0degNolevels=24Operator/LinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=12Hz5Operator/Logic/CompareSelectComparison=a>=b,TrueOutput=1,FalseOutput=?11、6Source/SinusoidAmp=1V,Freq=20Hz,Phase=0deg7Source/Aperiodic/StepFctAmp=0V,StartTime=0sec,Offset=0V2PSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖2DPSK信號(hào)的調(diào)制二進(jìn)制相對(duì)調(diào)相（差分調(diào)相）2DPSK利用相鄰碼元載波相位的相對(duì)變化來表示數(shù)字信號(hào)，利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息。相對(duì)相位指本碼元載波初相與前一碼元載波終相的相位差。由于整個(gè)圓周相位為2，采用二進(jìn)制時(shí)，把圓周二等分，相位差應(yīng)選π。2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生（1）差分編碼后絕對(duì)調(diào)相。（2）1變0不變規(guī)則。差分編碼后絕對(duì)調(diào)相差分碼編碼規(guī)則為用實(shí)例比較2PSK、2DPSK2DPSK實(shí)現(xiàn)框圖及波形4.2.3.62DPSK信號(hào)的帶寬2PSK和2DPSK信號(hào)應(yīng)具有相同形式的表達(dá)式，不同的是，2PSK的調(diào)制信號(hào)是絕對(duì)碼數(shù)字基帶信號(hào)，2DPSK的調(diào)制信號(hào)是原數(shù)字基帶信號(hào)的差分碼。2DPSK信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的。4.2.3.72DPSK信號(hào)的解調(diào)（1）相干解調(diào)（極性比較法）（2）差分相干解調(diào)（相位比較法）2DPSK相干解調(diào)（極性比較法）差分相干解調(diào)（相位比較法）4.2.3.82DPSK系統(tǒng)仿真2DPSK相干解調(diào)各圖符參數(shù)設(shè)置表編號(hào)圖符塊屬性類型參數(shù)0SourcePNSeqAmp=1V,Offset=0V,Rate=10Hz,Levels=2,Phase=0deg25,26OperatorSmplDelayDelay=100Samples，InitialCondition=0VFillLastRegister1、12OperatorXORThreshold=0,Ture=1,False=?19OperatorSamplerInterpolating,Rate=1000Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec,8OperatorHoldLastValue,Gain=15、6SourceSinusoidAmp=1V,Freq=100Hz,Phase=0deg17SourceSinusoidAmp=1V,Freq=1000Hz,Phase=0deg1LogicXORThreshold=0,Ture=1,False=?110OperatorLogic/CompareSelectComparison=a>=b，TrueOutput=1，F(xiàn)alseOutput=-17OperatorLinerSysFilters/Analog/LowpassLowCuttoff=10Hz2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖4.2.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的比較—誤碼率①對(duì)同一種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，采用相干解調(diào)的誤碼率低于采用非相干解調(diào)的誤碼率；②在誤碼率一定的情況下，2PSK所需信噪比最大，2FSK居中，2ASK所需信噪比最??；③信噪比一定的情況下，2PSK系統(tǒng)的誤碼率低于2FSK，2FSK系統(tǒng)的誤碼率低于2ASK。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的比較-頻帶寬度2FSK系統(tǒng)頻帶最寬，而2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度相同。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的比較-對(duì)信道特性變化的敏感性在2FSK系統(tǒng)中，判決器根據(jù)上下兩個(gè)支路解調(diào)輸出樣值的大小來做出判決，不需要人為地設(shè)置判決門限，因而對(duì)信道的變化不敏感。在2PSK系統(tǒng)中，判決器的最佳判決門限為零，與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無關(guān)。因此，接收機(jī)總能保持工作在最佳判決門限狀態(tài)。對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)，對(duì)信道特性變化敏感，性能最差。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)總結(jié)如（1）同類鍵控系統(tǒng)中，相干方式略優(yōu)于非相干方式，但相干方式需要本地載波，所以設(shè)備較為復(fù)雜；（2）在相同誤比特率情況下，對(duì)接收峰值信噪比的要求，2PSK比2FSK低