【正文】 f?? hh第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 對 2FSK調(diào)制方式則有如下結(jié)論： （ 1）如果移頻指數(shù)不是整數(shù)時，則功率譜密度中無離散譜，當(dāng) ＜ ，大部分功率集中在 2fb頻帶內(nèi)。 （ 2）當(dāng)較大時，大部分功率集中在（ 2＋ ） fb 范圍內(nèi)。 （ 3） FSK方式是用頻帶攜帶信息，與幅度無關(guān)，故對加性干擾而言它的抗干擾性較好，而且容易實現(xiàn)。 hh第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2FSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 1． 2FSK信號的產(chǎn)生 由于 2FSK信號可認為是兩個 2ASK信號之和，因此，2FSK信號的產(chǎn)生可用兩個數(shù)字調(diào)幅信號相加的辦法產(chǎn)生，如圖 68所示的就是相位不連續(xù)的 2FSK信號產(chǎn)生的原理圖。 f 0f 1門 1門 2反 相∑數(shù) 據(jù) 輸 入信 號 輸 出2 F S K圖 68 相位不連續(xù)的 2FSK信號產(chǎn)生 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 相位連續(xù)的 2FSK信號可通過電壓控制振蕩器來實現(xiàn)。下圖示出了相位連續(xù)的 2FSK信號的產(chǎn)生過程，其中圖 69（ a）的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度較差；改進的方法是采用數(shù)字式調(diào)頻器，如 69（ b）圖所示。 壓 控振 蕩 器數(shù) 據(jù) 輸 入S 2 F S K ( t )( a )高 頻振 蕩脈 沖形 成可 變分 頻固 定分 頻S 2 F S K ( t )數(shù) 據(jù) 輸 入( b )圖 69 相位不連續(xù)的 2FSK信號產(chǎn)生 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2． 2FSK信號的解調(diào) FSK信號的解調(diào)通常有兩種方法：分路選通濾波非相干法和鑒頻器法。用分路選通濾波器進行 2FSK信號的非相干解調(diào)，當(dāng) 2FSK信號的頻偏較大時，可以把 2FSK信號當(dāng)作兩路不同載頻的 2ASK信號接收。為此，需要兩個中心頻率為和的帶通濾波器，利用他們把代表“ 1”和代表“ 0”的信號分離開，得到兩個 2ASK信號，再經(jīng)過振幅檢波器得到兩個解調(diào)電壓，把這兩個電壓相減即可得到解調(diào)信號的輸出，這種解調(diào)方式要求有較大的頻偏指數(shù)。故這種解調(diào)方式頻帶利用率較低。如圖 610所示。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 帶 通取 樣 判 決數(shù) 據(jù) 輸 出帶 通－f 1u 0u 1f 02 F S K定 時 脈 沖(a) 分路濾波非相干解調(diào)器 帶 通 限 幅 鑒 頻 整 形數(shù) 據(jù) 基 帶信 號 輸 出2 F S K(b) 限幅鑒頻非相干解調(diào)器 圖 610 2FSK信號非相干解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 最小移頻鍵控 (MSK) 連續(xù)相位的移頻鍵控是在傳統(tǒng)的頻率調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種調(diào)制方式。在連續(xù)相位的移頻鍵控的基礎(chǔ)上發(fā)展了最小移頻鍵控的調(diào)制方式，即 MSK方式。 MSK方式在功率利用率和頻帶利用率上均優(yōu)于 2PSK， MSK調(diào)制方式在移動通信等領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。 最小移頻鍵控 MSK是相位連續(xù)的 2FSK的一個特例。MSK又稱快速移頻鍵控 FFSK。它的特點是以最小的調(diào)制指數(shù)，即 ＝ ，獲得正交信號。按照調(diào)頻指數(shù)的定義，應(yīng)有 ＝ ，即 ＝ 。這時，兩個頻率差是最小的，且保持兩個頻率正交。 h12ccbffhf??12ccff? bf第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 二進制相移鍵控（ 2PSK） PSK信號及功率譜密度 以基帶數(shù)字信號控制載波的相位，使載波的相位隨基帶信號的變化而變化稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡寫為 PSK。相移鍵控分為絕對相移鍵控（ PSK）和相對相移鍵控 (DPSK)兩種方式。相對相移鍵控又稱為差分相移鍵控。 按 PSK的基本定義可畫出數(shù)字信號與 PSK信號的對應(yīng)波形，如圖 611所示。圖中 (a)是二進制數(shù)字序列對應(yīng)的脈沖信號； (b)是載波信號； (c)為二相制絕對相移鍵控信號，記為 2PSK； (d)為初相為 π相的相對相移鍵控，記為 2DPSK， (e)為初相為 0相的相對相移鍵控或稱差分相移鍵控信號，記為 2DPSK。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 1 1 10 0 載 波2 P S K 調(diào) 制基 帶 信 號初 相 為 π 的 2 D P S KS ( t )ttttt( b )( c )( d )( e )( a )初 相 為 0 的 2 D P S K0 π 0 0 ππ 0 0 π 0 00 π π 0 π π圖 611 PSK信號的波形 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 絕對相移鍵控信號的調(diào)制規(guī)則是：數(shù)字信號的“ 1”碼對應(yīng)于已調(diào)信號的 (正弦波 )相位；數(shù)字信號的“ 0”碼對應(yīng)于已調(diào)信號的 180176。 （余弦波）相位，或反之。這里的 0176。 和 180176。 是以未調(diào)載波的 0176。 相位作參考相位的。 相對相移鍵控信號的調(diào)制規(guī)則是：數(shù)字信號的“ 1”碼使已調(diào)信號的相位變化 180176。 相位（正弦變余弦或者余弦變正弦）；數(shù)字信號的“ 0”碼使已調(diào)信號的相位變化 0176。 相位（不變），或反之（簡單說就是“遇 1變，遇 0不變”）。這里的 0176。 和 180176。的變化是相對于已調(diào)信號的前一碼元的相位，或者說，這里的變化是以已調(diào)信號的前一碼元相位作參考相位的。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 由圖 611所示相移鍵控信號波形可以看出，相移鍵控信號的每一個碼元的波形，如果單獨來看就是一個初始的數(shù)字調(diào)幅信號，如抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號就是二相絕對調(diào)相信號。故可知，相移鍵控信號功率譜密度就是載波頻率為的抑制載波的雙邊帶譜，與抑制載波的 2ASK功率譜相同。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 二相制相移鍵控信號的產(chǎn)生和解調(diào) 1． 2PSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 如前所述， 2PSK信號與抑制載波的 2ASK信號等效，因此，可以利用雙極性基帶信號通過乘法器與載波信號相乘得到 2PSK信號，這是產(chǎn)生 2PSK信號的一種方法。 圖 612(a)給出的是一種用相位選擇法產(chǎn)生 2PSK信號的原理框圖。如圖所示，振蕩器產(chǎn)生 0176。 、 180176。 兩種不同相位的載波，如輸入基帶信號為單極性脈沖，當(dāng)輸入高電位“ 1”碼時，門電路 1開通，輸出相位載波；當(dāng)輸入為低電位時，經(jīng)倒相電路可以使門電路 2開通，輸出 180176。 相位載波，經(jīng)合成電路輸出即為 2PSK信號。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 鑒 相 器2 f c 濾 波●●247。 2輸 入 基 帶 信 號( b )倒 相門 2門 1( a )∑π 相0 相振 蕩 器窄 帶濾 波圖 612 2PSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖 612(b)為 2PSK信號的解調(diào)電路原理框圖。 2PSK信號的解調(diào)需要用相干解調(diào)的方式，即需要恢復(fù)相干載波，由于 2PSK信號中無載波頻率分量，所以無法從接收的已調(diào)信號中直接提取相干載波。一般采用倍頻／分頻法，如圖 612(b)所示。將輸入 2PSK信號作全波整流，使整流后的信號中含有 2頻率的周期波，再利用窄帶濾波器取出 2頻率的周期信號，再經(jīng) 2分頻電路得到相干載波 fc，最后經(jīng)過相乘電路進行相干解調(diào)即可輸出基帶信號。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 這種 2PSK信號的解調(diào)存在一個問題，即 2分頻器電路輸出存在相位不定性或稱相位模糊問題，如圖 613所示。當(dāng)二分頻器電路輸出的相位為 0176。 或 180176。 不定時，相干解調(diào)的輸出基帶信號就會存在 0或 1倒相現(xiàn)象，這就是 2PSK方式不能直接應(yīng)用的原因所在。解決這一問題的方法就是采用 2DPSK方式。 2 f cf c ( 0 176。 )f c ( 1 8 0 176。 )圖 613 二分頻電路相位不定性示意 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2． 2DPSK信號的產(chǎn)生和解調(diào) 我們知道 PSK和 DPSK均是相位變化來反映基帶信號變化的情況，那么兩者之間是否存在內(nèi)在的聯(lián)系呢？答案是肯定的。我們設(shè) an、 Dn分別表示絕對碼序列和差分碼序列，由于相對碼是在絕對碼的基礎(chǔ)上變化而成的。其相應(yīng)關(guān)系為 = (67) 其中 Dn1為 Dn的前移一位。也即在 Dn的前面加上一位 1或者 0，不影響計算結(jié)果。 假設(shè)基帶數(shù)字序列為 =10110，則其相對序列為 = nD na 1nD ??nDnD na 1nD??第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 a n = 1 0 1 1 0D n 1 = 0 D n = 1 1 0 1 1注 ： 算 法 可 以 看 成 相 同 為 0 ， 不 同 為 1? 由此可知 Dn = 11011。 由圖 614可見，只要將輸入的基帶數(shù)字序列變換成相對序列，即差分碼序列，然后用相對序列去進行絕對調(diào)相，便可得到 2DPSK信號。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 1 1 10 0 載 波基 帶 信 號 a n初 相 為 π 的 2 D P S K 調(diào) 制S ( t )tttπ 0 0 π 0 01 1 1 10 相 對 序 列 D nS ( t )t相 對 序 列 D n 進 行 絕 對 調(diào) 相t0 0 π 0 0e ( t )e ( t )兩者圖形圖 614 PSK和 DPSK的內(nèi)在聯(lián)系圖 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 絕 對調(diào) 相a n碼 形變 換D n2 D P S K 信 號 輸 出圖 615 2DPSK信號的產(chǎn)生 下面我們看看實際中的兩種碼變換電路。 +D Na n相 對 碼不 歸 零 絕 對 碼D N 1C P 定 時 脈 沖JKC PQ不 歸 零 絕 對 碼D N 相 對 碼定 時 脈 沖a n( b )( a )