【文章內(nèi)容簡介】 計算二進(jìn)制頻移鍵控信號的帶寬 ，則二進(jìn)制頻移鍵控信號的帶寬 為 （ 316） 其中 圖 332 為相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜示意圖。 圖 332 相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜示意圖 (2)相位連續(xù)的 2FSK 直接調(diào)頻法是一中非線性的調(diào)制，由此而獲得的 2FSK 信號的功率譜不像 2ASK信號那樣，也不同于相位不連續(xù)的 2FSK 信號的功率譜，它不可以直接通過基帶信號頻譜在頻率軸上搬移 ，也不可能用這種搬移后頻譜的線性疊加來描繪。因此對相位連續(xù)的 2FSK 信號頻譜的分析是十分復(fù)雜的。 3． 3． 3 2FSK 信號的解調(diào)及系統(tǒng)的誤碼率 數(shù)字調(diào)頻信號的解調(diào)方法很多，可以分為線性鑒頻法和分離濾波法兩大類。線性鑒頻法有模擬鑒頻法、過零檢測法、差分檢測法，分離濾波法又包括相干檢測法、非相干檢測法以及動態(tài)濾波法等。有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。 （ 1）包絡(luò)檢測法 2FSK 信號的包絡(luò)檢測方框圖如圖 333 所示用兩個窄帶的分路濾波器分別濾出頻率為 和 的高頻脈沖 ，經(jīng)包絡(luò)檢測后分別取出它們的 包絡(luò)。把兩路輸出同時送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。 圖 333 2FSK 信號的包絡(luò)檢測方框圖 （ 2）同步檢測波法 原理方框圖如圖 334 所示。其中兩個帶通濾波器的作用同上，起到分路的作用，它們的輸出分別與相應(yīng)的同步載波相乘，再分別經(jīng)過低通濾波器取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號，濾掉二倍頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號進(jìn)行比較判決，即可還原出基帶數(shù)字信號 。 圖 334 2FSK 信號的相干檢測方框圖 包絡(luò)檢測時， 2FSK 系統(tǒng)的誤碼率計算可認(rèn)為信道噪聲為高斯白噪 聲，兩路帶通信號分別經(jīng)過各自的包絡(luò)檢器已經(jīng)檢出了帶有噪聲的信號包絡(luò) 和 。 對應(yīng)頻率 的概率密度函數(shù)為：發(fā) 1時為萊斯分布，發(fā) 0時為瑞利分布； 對應(yīng)頻率 的概率密度函數(shù)為：發(fā) 1時為瑞利分布，發(fā) 0時為萊斯分布。則系統(tǒng)的誤碼率為 （ 317） 由上式公式可見，包絡(luò)解調(diào)時 2FSK 系統(tǒng)的誤碼率將隨輸入信噪比的增加而形成指數(shù)規(guī)律下降。 相干解調(diào)時的系統(tǒng)誤碼率與包絡(luò)解調(diào)時的情況有所不同，其不同之處在于帶通濾波器后接有乘法器和低通通濾波 器，低通通濾波器輸出的就是帶有噪聲的有用信號，它們的概率密度函數(shù)均屬于高斯分布。經(jīng)過計算，系統(tǒng)的誤碼率為 （ 318） 3． 4 2PSK (Phase Shift Keying) 信號調(diào)制與解調(diào)的原理 3． 4． 1 一般原理與實現(xiàn)方法 數(shù)字相位調(diào)制又稱相移鍵控，記作 PSK (Phase Shift Keying)。二進(jìn)制相移鍵控記作 2PSK。它們是利用載波振蕩相位的變化來傳送數(shù)字信息的。在二進(jìn)制數(shù)字解調(diào)中，當(dāng)正弦載波的相位 隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化，則就產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控（ 2PSK）信號。 通常用已調(diào)信號載波的 和 分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為 （ 319） 其中 與 2ASK 和 2FSK 時的不同，在 2PSK 調(diào)制中， 應(yīng)選擇雙極性的，即 （ 320） 若 g(t)是脈寬為 、高度為 1 的矩形脈沖時，則有 （ 321） 由上式可以看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號 1 時，已調(diào)信號 取 相位，發(fā)送二進(jìn)制符號0 時，已調(diào) 信號 取 相位。若用 表示第 n 個符號的絕對相位，則有 （ 322） 這種以載波的不同相位直接表示相位二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對相移方式。二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形如圖 341 所示。 圖 341 二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形 二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 242 所示。 其中圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號，圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信號。 (a) (b) 圖 342 二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖 3． 4． 2 2PSK 的解調(diào) 2PSK 信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖 243 所示。在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的 2PSK 信號同頻同相的相干載波， 圖 343 2PSK 信號的解調(diào)原理圖 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 344 所示。當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180176。倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為 倒π 現(xiàn)象。由于在 2PSK 信號的載波恢復(fù)過程中存在著 180176。的相位模糊，所以 2PSK 信號的相干解 調(diào)存在隨機(jī)的 倒π 現(xiàn)象，從而使得 2PSK 方式在實際中很少采用。 圖 344 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形 第四章 調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 1 2ASK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 1． 1 調(diào)制仿真 1） 建立模型方框圖 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖由 DSP 模塊中的 sine wave 信號源、脈沖信號源、相乘器等模塊組成， Simulink 模型圖如圖 411 所示 圖 411 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖 其中正弦信號是載波信號，脈沖代表 S（ t） 序列的信號塬，正弦信號和方波相乘后就得到鍵控 2ASK 信號。 2） 參數(shù)設(shè)置 建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)的最佳仿真。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如圖 412 和 413 所示 圖 412 正弦信號參數(shù)設(shè)置 其中 sin 函數(shù)是幅度為 2 頻率為 1Hz 采樣周期為 的雙精度 DSP 信號 圖 413 方波信號源的參數(shù)設(shè)置 脈沖信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為 2，周期為 3。 3） 系統(tǒng)仿真以及各點的波形 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真， 2ASK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波 形圖如圖 414 所示 圖 414 2ASK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波形圖 4． 1． 2 解調(diào)仿真 2ASK 的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對 2ASK 信號進(jìn)行解調(diào) (1) 建立 simulink 模型方框圖 相干解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復(fù)出載波，再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出 S(t)信號， simulink 模型圖如圖 415 圖 415 2ASK 相干解調(diào)的 simulink 模型方框圖 （ 2） 參數(shù)設(shè)置 下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置 圖 416 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖 （ 3） 系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如圖 417 所示 圖 417 2ASK 信號經(jīng)相干解調(diào)后各點的時間波形圖 由上圖可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示范圍即可。 （ 4）誤碼率分析 由于在解調(diào)過程中沒有信道和噪聲，所以誤碼率相對較小，一般是由于碼間串?dāng)_或是參數(shù)設(shè)置的問題，由 35 圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為 。 4． 2 2FSK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 2． 1 調(diào)制仿真 1） 建立模型方框圖 2FSK 信號是由頻率分別為 f1和 f2 的兩個載波對信號源進(jìn)行頻率上的控制而形成的，其中 f1 和 f2 是兩個頻率有明顯差別的且都遠(yuǎn)大于信號源頻率的載波信號， 2FSK 信號產(chǎn)生的 Simulink 仿真模型圖如圖 421 所示 圖 421 2FSK 信號的 simulink 模型方框圖 其中 sine wave1 和 sine wave 是兩個頻率分別為 f1 和 f2 的載波， Pulse Generator 模塊是信號源， NOT 實現(xiàn)方波的反相， 最后經(jīng)過相乘器和相加器生成 2FSK 信號。 2） 參數(shù)設(shè)置 各參數(shù)設(shè)置如下： 載波 f1 的參數(shù)設(shè)置為圖 422 所示 圖 422 載波 sine wave 的參數(shù)設(shè)置 載波 f1 幅度為 2，頻率為 1Hz,采樣時間為 的單精度信號。 f2 的參數(shù)設(shè)置為圖 423 所示 圖 423 載波 sin wave1 的參數(shù)設(shè)置 載波是幅度為 2，頻率為 2 Hz,采樣時間為 的單精度信號。 本來信號源 s(t)序列是用隨機(jī)的 0、 1 信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號模塊其參數(shù)設(shè)置如圖 424 所示 圖 424 Pulse Generator 信號模塊參數(shù)設(shè)置 其中方波是幅度為 1，周期為 3s，占 1 比為 1/3 的基于采樣的信號。 3) 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如圖 425所示 圖 425 2FSK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波形 由上圖可以看出經(jīng)過 f1 和 f2 兩個載波的調(diào)制， 2FSK 信號有明顯的頻率上的差別 4． 解調(diào)仿真 2FSK 的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對 2FSK 信號進(jìn)行解調(diào) 解調(diào)方框圖 如圖 426 所示 圖 426 2FSK 信號解調(diào)方框圖 其中 From File 是一個封裝模塊，就是 2FSK 信號的調(diào)制模塊，兩個帶通濾波器分別將 2FSK 信號上下分頻 f1 和 f2 ,后面就和 2ASK 信號的解調(diào)過程相同，各參數(shù)設(shè)置如下： 圖 427 2FSK 信號 f1 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 圖 428 2FSK 信號 f2 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真， 2FSK 信號經(jīng)解調(diào)后各點的時間波形如圖 429 所示 圖 429 2FSK 信號經(jīng)相干解調(diào)后各點的時間波形 經(jīng)過系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為 ，如下圖所示 4． 3 2PSK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 1 2PSK 調(diào)制仿真 1） 建立模型方框圖 2PSK 信號調(diào)制的 Simulink 模型方框圖如圖圖 431 所示 圖 431 2PSK 信號調(diào)制的 Simulink 的模型圖 其中 Sine wave 和 Sine wave1 是反相的載波，正弦脈沖作為信號源。 2）參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)置如下所示 圖 432 Sine wave 信號參數(shù)設(shè)置 圖 433 Sine wave1 信號的參數(shù)設(shè)置 由上 面兩個圖可以看出兩個載波都是幅度為 3，頻率為 4Hz，采樣時間為 的反相信號。 圖 434 脈沖信號的參數(shù)設(shè)置 脈沖信號是幅度為 2，周期為 1s,占空比為 50%的基于時間