【文章內(nèi)容簡介】 位是連續(xù)的，故 、 不僅與第 個信號碼元有關(guān)，而且 、 之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。由式(227)可以看出，一個2FSK信號可視為兩路2ASK信號的合成，其中一路以 為基帶信號、 為載頻，另一路以 為基帶信號、 為載頻。圖29給出的是用鍵控法實現(xiàn)2FSK信號的電路框圖，兩個獨立的載波發(fā)生器的輸出受控于輸入的二進制信號，按“1”或“0”分別選擇一個載波作為輸出。圖29 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)2FSK信號的電路圖 2FSK信號的解調(diào)數(shù)字調(diào)頻信號的解調(diào)方法很多，如鑒頻法、相干檢測法、包絡(luò)檢波法、過零檢測法、差分檢測法等。下面僅就相干檢測法、非相干檢測法和過零檢測法進行介紹。(1)包絡(luò)檢波法2FSK信號的包絡(luò)解調(diào)方框圖如圖210所示，其可視為由兩路2ASK解調(diào)電路組成。這里，兩個帶通濾波器(帶寬相同，皆為相應(yīng)的2ASK信號帶寬；中心頻率不同，分別為 、 )起分路作用，用以分開兩路2ASK信號，上支路對應(yīng) ，下支路對應(yīng) ，經(jīng)包絡(luò)檢測后分別取出它們的包絡(luò) 及 ；抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號同時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。若上、下支路 及 的抽樣值分別 、 用表示，則抽樣判決器的判決準則為 (232)圖210 2FSK信號包絡(luò)檢波方框圖(2)相干檢測法具體解調(diào)電路是同步檢波器，原理方框圖如圖211所示。圖中兩個帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號，取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的抽樣值 、 進行比較判決(判決規(guī)則同于包絡(luò)檢波法)，即可還原出基帶數(shù)字信號。圖211 2FSK同步檢測方框圖(3)過零檢測法單位時間內(nèi)信號經(jīng)過零點的次數(shù)多少，可以用來衡量頻率的高低。數(shù)字調(diào)頻波的過零點數(shù)隨不同載頻而異，故檢出過零點數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異，這就是基本思想。過零檢測法方框圖及各點波形如圖212所示。2FSK輸入信號經(jīng)放大限幅后產(chǎn)生矩形脈沖序列，經(jīng)微分及全波整流形成與頻率變化相應(yīng)的尖脈沖序列，這個序列就代表著調(diào)頻波的過零點。尖脈沖觸發(fā)一寬脈沖發(fā)生器，變換成具有一定寬度的矩形波，該矩形波的直流分量便代表著信號的頻率，脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號的頻率越高。經(jīng)低通濾波器就可得到脈沖波的直流分量。這樣就完成了頻率－幅度變換，從而再根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號“1”和“0”。圖212 過零檢測法方框圖及各點波形圖 2FSK信號的功率譜及帶寬式(227)告訴我們，一個2FSK信號可視為兩個2ASK信號的合成 (233)因此，2FSK信號的功率譜亦為兩個2ASK功率譜之和。根據(jù)2ASK信號功率譜的表示式，并考慮到式(228)式(231)關(guān)于 、 的規(guī)定，可以得到這種2FSK信號功率譜的表示式為: (234)其中， 為基帶信號 的功率譜。當 是單極性NRZ波形且“0”、“1等概出現(xiàn)時，有 (235)代入式(234)，得為 (235)其功率譜曲線如圖213所示。圖213 2FSK信號的功率譜從以上分析可見：(1)2FSK信號的功率譜與2ASK信號的功率譜相似，同樣由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。其中，連續(xù)譜由兩個雙邊譜疊加而成，而離散譜出現(xiàn)在兩個載頻位置上，這表明2FSK信號中含有載波 、 的分量。(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)帶寬 (237)式中， 是基帶信號的帶寬； 為頻偏； 為偏移率(或頻移指數(shù))?？梢?，當碼元速率 一定時，2FSK信號的帶寬比2ASK信號的帶寬要寬 。通常為了便于接收端檢測，又使帶寬不致過寬，可選取 ，此時 ，是2ASK帶寬的兩倍，相應(yīng)地系統(tǒng)頻帶利用率只有2ASK系統(tǒng)的1/2。 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能與2ASK的情形相對應(yīng)，我們分別以同步檢測法和包絡(luò)檢波法兩種情況來討論2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能，給出誤碼率，并比較其特點。(1)同步檢測法的系統(tǒng)性能 (251)在大信噪比條件下，即 時，式(251)可近似表示為 (252)(2)包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能 (257)由(257)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成指數(shù)規(guī)律下降將相干解調(diào)與包絡(luò)(非相干)解調(diào)系統(tǒng)誤碼率以比較，可發(fā)現(xiàn)：在輸入信號信噪比 一定時，相干解調(diào)的誤碼率小于非相干解調(diào)的誤碼率；當系統(tǒng)的誤碼率一定時，相干解調(diào)比非相干解調(diào)對輸入信號的信噪比要求低。所以相干解調(diào)2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干的包絡(luò)檢測。但當輸入信號的信噪比 很大時，兩者的相對差別不很明顯。 相干解調(diào)時，需要插入兩個相干載波，電路較為復雜。包絡(luò)檢測無需相干載波，因而電路較為簡單。一般而言，大信噪比時常用包絡(luò)檢測法，小信噪比時才用相干解調(diào)法，這與2ASK的情況相同。 二進制數(shù)字相位調(diào)制 二進制相移鍵控(1) 2PSK信號的調(diào)制一般原理及實現(xiàn)方法絕對相移是利用載波的相位(指初相)直接表示數(shù)字信號的相移方式。通常用相位0和 來分別表示“0”或“1”。2PSK已調(diào)信號的時域表達式為 (258)這里， 與2ASK及2FSK時不同，為雙極性數(shù)字基帶信號，即 (259)式中， 是高度為1，寬度為 的門函數(shù)； (260)因此，在某一個碼元持續(xù)時間 內(nèi)觀察時，有 (261)當碼元寬度 為載波周期 的整數(shù)倍時，2PSK信號的典型波形如圖214所示。圖214 2PSK信號的典型波形2PSK信號的調(diào)制方框圖如圖215示。圖(a)是產(chǎn)生2PSK信號的模擬調(diào)制法框圖；圖(b)是產(chǎn)生2PSK信號的鍵控法框圖。圖215 2PSK調(diào)制器框圖就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較，只是對 要求不同，因此2PSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號 控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時 為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可[4]。(2)2PSK信號的解調(diào)2PSK信號屬于DSB信號，它的解調(diào)，不再能采用包絡(luò)檢測的方法，只能進行相干解調(diào)，其方框圖如圖216。工作原理簡要分析如下。圖216 2PSK信號接收系統(tǒng)方框圖不考慮噪聲時，帶通濾波器輸出可表示為 (262)式中 為2PSK信號某一碼元的初相。 時，代表數(shù)字“0”； 時，代表數(shù)字“1”。與同步載波 相乘后，輸出為 (263)經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，得解調(diào)器輸出為 (264)根據(jù)發(fā)端產(chǎn)生2PSK信號時 (0或 )代表數(shù)字信息(“1”或“0”)的規(guī)定，以及收端 與的關(guān)系的特性，抽樣判決器的判決準則為 (265)其中 為 在抽樣時刻的值。2PSK接收系統(tǒng)各點波形如圖217所示。圖217 2PSK信號解調(diào)各點波形可見，2PSK信號相干解調(diào)的過程實際上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調(diào)。由于2PSK信號實際上是以一個固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化，如0相位變?yōu)?相位或 相位變?yōu)?相位，則恢復的數(shù)字信息就會發(fā)生“0”變“1”或“1”變“0”，從而造成錯誤的恢復。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復的現(xiàn)象稱為“倒 ”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。這也是它實際應(yīng)用較少的主要原因。 PSK信號的頻譜和帶寬比較式(258)和(21)可知，2PSK信號與2ASK信號的時域表達式在形式上是完全相同的，所不同的只是兩者基帶信號 的構(gòu)成，一個由雙極性NRZ碼組成，另一個由單極性NRZ碼組成。因此，求2PSK信號的功率譜密度時，也可采用與求2ASK信號功率譜密度相同的方法。 可以寫成 (266)其中基帶數(shù)字信號 的功率譜密度 。對于雙極性NRZ碼，有 (267)需要注意的是，該式是在雙極性基帶信號“0”、“1”等概( )出現(xiàn)的條件下獲得的，一般情況下， 中將含有直流分量。將上式代入式(266)，得 (268)2PSK信號功率譜示意圖如圖218 所示。圖218 2PSK信號的功率譜由圖218可見：(1)當雙極性基帶信號以相等的概率出現(xiàn)時，2PSK信號的功率譜僅由連續(xù)譜組成。而一般情況下，2PSK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。其中，連續(xù)譜取決于數(shù)字基帶信號，經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，而離散譜則由載波分量確定。(2)2PSK的連續(xù)譜部分與2ASK信號的連續(xù)譜基本相同(僅差一個常數(shù)因子)。因此，頻帶利用率也與2ASK信號的相同 (269) (270)其中， 為數(shù)字基帶信號帶寬。這就表明，在數(shù)字調(diào)制中，2PSK的頻譜特性與2ASK十分相似。相位調(diào)制和頻率調(diào)制一樣，本質(zhì)上是一種非線性調(diào)制，但在數(shù)字調(diào)相中，由于表征信息的相位變化只有有限的離散取值，因此，可以把相位變化歸結(jié)為幅度變化。這樣一來，數(shù)字調(diào)相同線性調(diào)制的數(shù)字調(diào)幅就聯(lián)系起來了，為此可以把數(shù)字調(diào)相信號當作線性調(diào)制信號來處理了。 2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能在最佳門限時為16