【文章內(nèi)容簡介】 （ 211） 其中 （ 212） Ts 是二進制基帶信號時間間隔 ， g(t)是持續(xù)時間為 Ts 的矩形脈沖 : （ 213） 則二進制振幅鍵控信號可表示為 （ 214） 二進制振幅鍵控信號時間波型如 圖 211 所示 。 由 圖 211 可以看出 ， 2ASK 信號的時間波形 e2ASK(t)隨二進制基帶信號 s(t)通斷變化 ， 所以又稱為通斷鍵控信號(OOK 信號 )。 二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如 圖 213 所示 ， 圖 (a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn) ， 圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn) 。 由圖 212 可以看出 ， 2ASK 信號與模擬調(diào)制中的 AM 信號類似 。 所以 ， 對2ASK 信號也能夠采用非相干解調(diào) (包絡(luò)檢波 法 )和相干解調(diào) (同步檢測法 )， 其相應(yīng)原理方框圖如 圖 213 所示 。 2ASK 信號非相干解調(diào)過程的時間波形如 圖 214 所示 。 圖 211 二進制振幅鍵控信號時間波型 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 212 二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 圖 213 二進制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 214 信號非相干解調(diào)過程的時間波形 二進制移頻鍵控 (2FSK) 原理簡介 頻移鍵控是利用兩個不同頻率 f1 和 f2 的振蕩源來代表信號 1 和 0，用數(shù)字信號的 1 和 0 去控制兩個獨立的振蕩源交替輸出。對二進制的頻移鍵 控調(diào)制方式，其有效帶寬為 B=2xF+2Fb， xF 是二進制基帶信號的帶寬也是 FSK 信號的最大頻偏，由于數(shù)字信號的帶寬即 Fb 值大，所以二進制頻移鍵控的信號帶寬 B 較大，頻帶利用率小。 2FSK 功率譜密度的特點如下： (1) 2FSK 信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成 ， 離散譜出現(xiàn)在 f1 和 f2 位置； (2) 功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現(xiàn)雙峰。若兩個載頻之差 |f1 f2|≤fs，則出現(xiàn)單峰。 在二進制數(shù)字調(diào)制中 ， 若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在 f1 和 f2 兩個頻率點間變化 ， 則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號 (2FSK 信號 )。 二進制移頻鍵控信號的時間波形如 圖 221 所示 ， 圖中波形 g 可分解為波形 e 和波形 f， 即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加 。 若二進制基帶信號的 1 符號對應(yīng)于載波頻率 f1， 0 符號對應(yīng)于載波頻率 f2， 則二進制移頻鍵控信號常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 的時域表達式為 2 1 2( ) ( ) c o s ( ) ( ) c o s ( )F S K n s n n b nnne t a g t n T t a g t n T t? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ 215） （ 21 6） （ 2 17） 圖 221 二進制移頻鍵控信號的時間波形 由圖 2 6 可看出 ， bn 是 an 的反碼 ， 即若 an=1， 則 bn=0， 若 an=0， 則 bn=1， 于是 bn= na ， θn和 n? 分別代表第 n 個信號碼元的初始相位 。 在二進制移頻鍵控信號中 ， n? 和 θn不攜帶信息 ， 通常可令 n? 和 θn為零 。 因此 ， 二進制移頻鍵控信號的常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 時域表達式可簡化為 （ 21 8） 二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生 ， 可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn) ， 也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn) 。 圖 222 是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖 ， 圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制 ， 在一個碼元 Ts 期間輸出 f1 或 f2 兩個載波之一 。 二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多 ， 有模擬鑒頻法 和數(shù)字檢測法 ， 有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法 。 采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖2 9 所示 。 其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號 ， 分別進行解調(diào) ， 通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號 。非相干解調(diào)過程的時間波形如 圖 223 所示 。 圖 222 二進制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 223 (a) 非相干解調(diào) 。 (b) 相干解調(diào) 圖 224 2FSK 非相干解調(diào)過程的時間波形 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如 圖 224 所示 。 其基本原理是 ，二進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而異 ， 通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化 。 在 圖 224 中 ， 輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波 ， 經(jīng)微分 、 整流 、 波形整形 ， 形成與頻率變化相關(guān)的矩形脈沖波 ， 經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波 ，便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的基帶數(shù)字信號 。 二進制移相鍵控 (2PSK) 原理簡介 在二進制數(shù)字調(diào)制中 ， 當(dāng)正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時 ，則產(chǎn)生二進制移相鍵控 (2PSK)信號 。 通常用已調(diào)信號載波的 0176。和 180176。分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。 二進制移相鍵控信號的時域表達式為 e2PSK(t)=g(tnTs)*cosωct ( 21 9) 其中 ， an 與 2ASK 和 2FSK 時的不同 ， 在 2PSK 調(diào)制中 ， an 應(yīng)選擇雙極性 ，即 （ 2110） （ 2–111） 若 g(t)是脈寬為 Ts， 高度為 1 的矩形脈沖時 ， 則有 ， 發(fā)送概率為 cosωct， 發(fā)送概率為 1P 由式 (2 1 11)可看出 ， 當(dāng)發(fā)送二進制符號 1 時 ， 已調(diào)信號 e2PSK(t)取 0176。相位 ，發(fā)送二進制符號 0 時 ， e2PSK(t)取 180176。相位 。 若用 φn表示第 n個符號的絕對相位 ，則有 ， 發(fā)送 1 符號 ， 發(fā)送 0 符號 。 這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式 ， 稱為二進制絕對移相方式 。 二進制移相鍵控信號的典型時間波形如 圖 231 所示 。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 231 二進制移相鍵控信號的時間波形 二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如 圖 232 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 。 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 233 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 。 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形如 圖 234 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 。 過零檢測法原理圖和各點波形 如圖 235 所示 . 圖 232 信號的 調(diào)制 原理圖 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 233 信號的解調(diào)原理圖 圖 234 信號相干解調(diào)各點時間波形 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)存在隨機的 倒 π現(xiàn)象 ， 從而使得2PSK 方式在實際中很少采用 。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 235 過零檢測法原理圖和各點波形 正交振幅鍵控 (QAM) 原理簡介 正交振幅鍵控是一種將兩種 調(diào)幅信號（ 2ASK 和 2PSK）匯合到一個 信道 的方法，因此會雙倍擴展有效 帶寬 。正交調(diào)幅被用于脈沖調(diào)幅，特別是在無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 圖 241 不同進制 QAM 的星座圖 正交調(diào)幅信號有兩個相同頻率的 載波 ，但是相位相差 90 度（四分之一周期，來自積分術(shù)語）。一個信號叫 I 信號，另一個信號叫 Q 信號。從數(shù)學(xué)角度將一個信號可以表示成正弦，另一個表示成余弦。兩種被調(diào)制的載波在發(fā)射時已被混和。到 達目的地后，載波被分離，數(shù)據(jù)被分別提取然后和原始調(diào)制信息相混和。 QAM是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。該調(diào)制方式通常有 二進制 QAM（ 4QAM）、 四進制 QAM（ l6QAM）、常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 八進制 QAM（ 64QAM）、 … ，對應(yīng)的空間信號矢量端點分布圖稱為星座圖，分別有 1 6 … 個矢量端點。電平數(shù) m和信號狀態(tài) M 之間的關(guān)系是對于 4QAM，當(dāng)兩路信號幅度相等時，其產(chǎn)生、解調(diào)、性能及相位矢量均與 4PSK 相同 。 QAM 調(diào)制器的原理是發(fā)送數(shù)據(jù)在比特 /符號 編碼器 （也就是串 –并轉(zhuǎn)換器）內(nèi)被分成兩路，各為原來兩路信號的 1/2，然后分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過程，正交解調(diào)出兩個相反碼流， 均衡器 補償由信道引起的 失真 ，判決器識別復(fù)數(shù)信號并映射回原來的二進制信號。如圖 42 所示的是16QAM 的 調(diào)制 原理圖。作為調(diào)制信號的輸入二進制數(shù)據(jù)流經(jīng)過串 –并變換后變成四路并行數(shù)據(jù)流。這四路數(shù)據(jù)兩兩結(jié)合，分別進入兩個電平轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成兩路 4電平數(shù)據(jù)。例如， 00 轉(zhuǎn)換成 3， 01 轉(zhuǎn)換成 1， 10 轉(zhuǎn)換成 1， 11 轉(zhuǎn)換成 3。這兩路4 電平數(shù)據(jù) g1（ t）和 g2（ t）分別對載波 cos2πfct和 sin2πfct進行調(diào) 制，然后相加，即可得到 16QAM 信號。 QAM 的一般表達式 其中 0tTs,上式由兩個相互正交的載波構(gòu)成，每一個載波被一組離散的振幅｛ Am｝、｛ Bm｝所調(diào)制，所以這種調(diào)制方式為正交振幅調(diào)制。 式中 Ts 為碼元寬度， m=1， 2， … ， M， M 為 Am 和 Bm的電平數(shù)。 QAM 中的振幅 Am 和 Bm，可以表示成： Am=dmA， Bm=emA 式中， A 是固定的振幅，（ dm， em）決定已調(diào) QAM 信號在信號空間中的坐標(biāo)點 。 QAM 的調(diào)制和相干解調(diào)框圖如下 。在調(diào)制端，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過串 /并變換 后分為兩路，分別經(jīng)過 2 電平到 L 電平的變換，形成 Am 和 Bm，之后 Am和 Bm經(jīng)過調(diào)制低通濾波器，與相互正交的各路載波相乘。最后將兩個信號相加就可以得到已調(diào)輸出信號 y(t)。 圖 242 QAM 的 調(diào)制、解調(diào)框圖 ttty wBwA cmcm s inc o s)( ??串 / 并變換電平變換電平變換 預(yù)調(diào)制LP F預(yù)調(diào)制LP FA mBm求和cosw c tsinw c t乘QAM 解調(diào)框圖QAM 調(diào)制框圖乘已調(diào)信號輸出 y （ t ）載波恢復(fù)乘乘LPFLPF電平變換多電平判斷多電平判斷定時恢復(fù)電平變換串 / 并變換常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 多進制相移鍵控調(diào)制 （ QPSK） 原理簡介 多進制數(shù)字相位調(diào)制（ QPSK）也稱多元調(diào)相或多相制。他利用具有多個相位狀態(tài)的正弦波來代表多組二進制信息碼元，即用載波的一個相位對應(yīng)于一組二進制信息碼元。如果載波有 2k 個相位，它可以代表 k 位二進制碼元的不同碼組。 在 MPSK 信號中，載波相位可?。蛡€可能值， 2n nM?? ? ( 0,1,..., 1)nM??。因此 MPSK 信號可表示為 00 2( ) c o s ( ) c o s ( )M P S K n nu t A t A t M ?? ? ?? ? ? ? 假定載波頻率 0? 是基帶數(shù)字信號的整數(shù)倍 2s sT??? ，則上式可改寫