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數(shù)字調制解調電路ppt課件(編輯修改稿)

2025-05-26 02:43 本頁面
 

【文章內容簡介】 相信號 (DPSK)的產生 相對移相信號( DPSK)是通過碼變換加 CPSK調制產生, 其產生原理如圖 。這種方法是把原基帶信號經過絕 對碼 — 相對碼變換后,用相對碼進行 CPSK調制,其輸出便是 DPSK信號。 圖 相對移相信號產生方框圖 若假設絕對調相按“ 1” 碼同相,“ 0” 碼 π 相的規(guī)律調 制;而相對調相按“ 1” 碼相位變化(移相 π),“ 0”碼相位 不變規(guī)律調制。按此規(guī)定,絕對碼記為 ak,相對碼記為 bk, 絕對碼 — 相對碼變換電路如圖 。 圖 絕對碼-相對碼變換電路 絕對碼 — 相對碼之間的關系為 1??? kkk bab 按 圖 ,然后再按絕對調相的 規(guī)定畫出調相波,并把此調相波與按相對調相定義直接畫出 的調相波比較,如 圖 。為了作圖方便,這里設 TB= TC, TB是碼元寬度, TC是載波周期。由圖可見,按相對碼進 行 CPSK調制與按原基帶信號(即絕對碼)進行 DPSK調制, 兩者波形完全相同,因此相對調相可以用絕對碼 — 相對碼變 換加上絕對調相來實現(xiàn)。 圖 按相對碼進行 CPSK調制與按絕對碼進行 DPSK調制的波形 根據上述關系,絕對碼與相對碼(差分碼)可以相互轉 換。圖 (a), (b)分別為絕對碼變?yōu)橄鄬Υa的電路及波形 。 圖 (a), (b)分別為相對碼變?yōu)榻^對碼的電路及波形。 圖 絕對碼變?yōu)橄鄬Υa的電路及波形 圖 圖 。輸 入不歸零的絕對碼序列 ak(圖中 ①)與位定時脈沖 CP(圖中 ②) ,兩者相“與”后變?yōu)闅w零的絕對碼序列 ak ′ (圖中③), 然后加到觸發(fā)器。當 ak為“ 1”時,歸零脈沖作用到觸發(fā)器,使 其翻轉一次,輸出 bk(圖中 ④)改變一次極性。當 ak為“ 0”時 與門 M無輸出, ak′ 為 0,觸發(fā)器 S不翻轉,使輸出 bk的極性不 變。所以觸發(fā)器的輸出正好符合相對碼的變化規(guī)律,它的兩 個輸出(圖中④或圖中⑤)都可作為相對碼傳輸。 一種與相對碼變?yōu)榻^對碼相對應的變換電路如 圖 示。由于相對碼中由“ 0”變“ 1”,或由“ 1”變“ 0”的極性變換點 圖 一種絕對碼變?yōu)橄鄬Υa的變換電路及波形 圖 相對碼變?yōu)榻^對碼的變換電路 表示絕對碼中的“ 1” ,而極性不變的點表示絕對碼中的 “ 0” ,所以將相對碼先通過微分和整流,使其各極性變換 點都產生一個脈沖 c作用到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,使其輸出為“ 1”, 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的另一端輸入位定時脈沖 d。由于波形 c的幅度 遠大于定時脈沖 d的幅度,所觸發(fā)器的狀態(tài)由波形 c決定。當 整流器無脈沖輸出時,定時脈沖使觸發(fā)器輸出為“ 0” ,觸 發(fā)器輸出波形 e就是絕對碼。 DPSK信號的產生,先需將絕對碼變換為相對碼,然后用 相對碼對載波進行絕對調相,即可得到相對碼調相 (DPSK) 信號。 DPSK信號的解調方法有兩種:極性比較法(又稱同步 解調或相干解調)和相位比較法(是一種非相干解調) 。 ⑴ 極性比較法電路 極性比較法電路如 圖 。由 圖 ,輸入的 CPSK信號經帶通后加到乘法器,乘法器將輸入信號與載波極 性比較。極性比較電路符合絕對移相定義(因絕對移相信號 的相位是相對于載波而言的),經低通和取樣判決電路后還 原基帶信號。 圖 極性比較法電路 若輸入為 DPSK信號,經圖 ,還原的是相對 碼。要得到原基帶信號,還必須經相對碼 — 絕對碼變換器, 該變換器電路如 圖 。因此 DPSK信號極性比較法解調 電路如圖 。 圖 DPSK信號比較法解調電路 由 圖 ,極性比較原理是將 DPSK信號與參考 載波進行相位比較,恢復出相對碼,然后進行差分譯碼,由 相對碼還原成絕對碼,得到原絕對碼基帶信號。 DPSK解調器由三部分組成,乘法器和載波提取電路實際 上就是相干檢測器。后面的相對碼(差分碼) — 絕對碼的變 換電路,即相對碼(差分碼)譯碼器,其余部分完成低通判 決任務。 比較 圖 圖 ,發(fā)現(xiàn)兩者電路完全相同,它們的 差別僅在于 圖 uCPSK(t),而 圖 為 uASK(t)。 當輸入為 “ 1” 碼時 , uCPSK(t)=uASK(t)=Acos(2π fct), 因此 CPSK解調的情況完全與 ASK解調相同,此時低通輸出 x(t)=a + nc(t) 當輸入為“ 0” 碼時, uCPSK(t)=Acos(2π fct+π )= Acos(2π fct),此時與 ASK情況不同。 由于 uCPSK(t)=Acos(2π fct),則 x(t)=A + nc(t) 總結以上分析可知 x(t)= A+nc(t) 發(fā)“ 1”碼 A+nc(t) 發(fā)“ 0”碼 ⑵ 相位比較法 DPSK相位比較法解調器原理框圖及其相應的波形圖如圖 。其基本原理是將接收到的前后碼元所對應的調相 波進行相位比較,它是 以前一碼元的載波相位作為后一碼元 的參考相位,所以稱為相位比較法,或稱為差分檢測法 。該 電路與極性比較法不同之處在于乘法器中與信號相乘的不是 載波,而是前一碼元的信號,該信號相位隨機且有噪聲,它 的性能低于極性比較法的性能。 圖 DPSK相位比較法解調器 原理框圖 輸入的 uDPSK信號一路直接加到乘法器,另一路經延遲線 延遲一個碼元的時間 TB后,加到乘法器作為相干載波。若不考慮噪聲的影響,設前一碼元載波的相位為 ,后一碼元載 波的相位為 ,則乘法器的輸出為 1?2?)]2c o s ()[ c o s (21)c o s ()c o s ( 212121 ????????? ??????? ttt ccc經低通濾波器濾除高頻項,輸出為 ??? ???? c o s21)c o s (21)( 21tu o 式中 21 ??? ???,是前后碼元對應的載波相位差。 由調相關系知 發(fā)送“ 0” 發(fā)送“ 1” ??? ?? ?? 0則取樣判決器的判決規(guī)則為 uo(t)0 判為“ 0” uo(t)0 判為“ 1” 可直接解調出原絕對碼基帶信號。 這里應強調的是,相位比較法電路是將本碼元信號與前 一碼元信號相位比較,它適合于按相位差定義的 DPSK信號 的解調,對碼元寬度為非證書倍載頻周期的按向量差定義的 DPSK信號,該電路不適用。對 CPSK信號解調,該電路輸出 端應增加相對碼變?yōu)榻^對碼的變換電路。 二進制載波數(shù)字調制的基帶數(shù)字信號只有兩種狀態(tài)即 1, 0或 +1, 1。隨著數(shù)字通信的發(fā)展,對頻帶利用率的要求不 斷提高,多進制數(shù)字調制系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應用。在 多進制系統(tǒng)中,一位多進制符號將代表若干位二進制符號。 在相同的傳碼率條件下,多進制數(shù)字系統(tǒng)的信息速率高于二 進制系統(tǒng)。在二進制系統(tǒng)中,隨著傳碼率的提高,所需信道 帶寬增加。采用多進制可降低碼元速率和減小信道帶寬。同 時,加大碼元寬度,可增加碼元能量,有利于提高通信系統(tǒng) 的可靠性。 多進制數(shù)字調制系統(tǒng) 用 M進制數(shù)字基帶信號調制載波的幅度、頻率和相位, 可分別產生出 MASK、 MFSK和 MPSK三種多進制載波數(shù)字調制信 號。下面介紹多進制數(shù)字調制方式,重點介紹 MPSK。 多進制數(shù)字振幅調制( MASK)系統(tǒng) 多進制數(shù)字振幅調制又稱為多電平振幅調制,它用高頻 載波的多種振幅去代表數(shù)字信息。 圖 , 高頻載波有 u0(t)、 u1(t)、 u2(t)、 u3(t)四種,振幅為 0、 1A、 2A、 3A,分別代表數(shù)字信息 0、 3,或者雙比特二進制 輸入信息 00、 0 11進行振幅調制。 圖 MASK系統(tǒng)波形 已調波一般可表示為 tnTtgAtunSnM A S K 0c o s])([)( ????????式中 An= 0 概率為 P0 1 概率為 P1 2 概率為 P2 … … M1 概率為 PM1 g(t)是高度為 寬度為 TS的矩形脈沖,且有 110????MiiP。為易于 理解,將波形示于 圖 。顯然圖 (c)中各波形的疊加便構 成了圖 (b)的波形。由 圖 , M進制 ASK信號是 M個二 進制 ASK信號的疊加。那么, MASK信號的功率譜便是 M個二進 制 ASK信號功率譜之和。因此,疊加后的 MASK信號的功率譜 將與每一個二進制 ASK信號的功率譜具有相同的帶寬。所以 其帶寬為 SsM TfB22 ?? MASK信號與二進制 ASK信號產生的方法相同,可利用 乘法器實現(xiàn)。解調也與二進制 ASK信號相同,可采用相干解 調和非相干解調兩種方式。 實現(xiàn)多電平調制的方框原理如 圖 ,它與二進制 振幅調制的原理非常相似。不同之處是在發(fā)信輸入端增加了 2M電平變換,相應在接收端應有 M2電平變換。另外該電路 的取樣判決器有多個判決電平,因此多電平調制的取樣判決 電路比較復雜。實際系統(tǒng)中,取樣判決電路可與 M2電平交換 圖 M進制振幅調制方框圖 合成一個部件,它的原理類似于 A/D變換器。多電平解調與二 進制解調相似,可采用包絡解調或同步解調。 多進制數(shù)字振幅調制與二進制振幅調制相比有如
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