【文章內(nèi)容簡介】 可表示為 2 ( ) ( ) c o sA S K n S e t a g t n T t? ? ?? （ ） 二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法有兩種，分別是利用數(shù)字鍵控和模擬乘法的方法實現(xiàn)，實現(xiàn)的原理框圖分別如圖 32(a)和 32(b)所示 。 (a) (b) 圖 32 二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 通過對二進制振幅鍵控的原理框圖進行分析，利用 MATLAB 軟件進行仿真可以得到二進制序列信號，載波信號以及 2ASK 信號的波形如下圖 33 所示 。 s(t) 乘法器 2 ()ASKet cosct? cosct? s(t) 2 ()ASKet 8 0 100 200 300 400 500 600 700 800202binary signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202carrier signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202ask modulation 圖 33 二進制振幅鍵控信號時間波形 結(jié)果分析： 通過對 2ASK 信號理論的分析，可以知道圖 33 中仿真出來的 2ASK 調(diào)制信號完全正確，符合理論研究。而且從圖中可以看出， 2ASK 調(diào)制信號的仿真 波形 2 ()ASKet隨二進 制基帶信號 s(t)通斷變化，所以 又稱 二進制振幅鍵控信號為通斷鍵控信號（ OOK 信號）。 二進制移頻鍵控（ 2FSK） 在二進制數(shù)字調(diào)制中，如果正弦載波的頻率隨 二進制基帶信號 在 1f 和 2f 兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號（ 2FSK）。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 1f ， 0 符號對應(yīng)于載波頻率 2f ，則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 2 1 2( ) ( ) c o s ( ) ( ) c o s ( )F S K n S n n S nnne t a g t n T t b g t n T t??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ ） 式中 0 , 1 , 1 nPPa ?? ??發(fā) 送 概 率 為發(fā) 送 概 率 為 （ ） 9 0 , 1 , nPPb?? ??發(fā) 送 概 率 為 1發(fā) 送 概 率 為 （ ） 從上面的式子可以看出， nb 為 na 的反碼，即若 na =1，則 nb =0，若 na =0，則 nb =1，于是 可以得到 nnba? 。n?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n?不攜帶信息， 所以， 通常可 以 另n?和n?等于 零。因此，二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為 2 1 2( ) ( ) c o s ( ) c o sF S K n S n Snne t a g t n T t a g t n T t? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ ） 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)字鍵控的方法實現(xiàn)，圖 34 是 用 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理 圖 。 圖 34 數(shù)字鍵控實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖 在圖 34 中有兩個振蕩器分別用來產(chǎn)生兩個不同頻率的 正弦載波，基帶信號通過反相器后就可以作為另外一個振幅調(diào)制信號的 基帶信號，再通過選通開關(guān)， 得到兩個振幅調(diào)制信號， 然后 將這 兩個振幅調(diào)制信號疊加，就可以得到二進制頻移鍵控信號。 而且，從原理上，我們知道 2FSK 信號的形成就是兩個二進制振幅 鍵控信號的疊加，而圖 34 的 原理框圖 也充分的體現(xiàn)了這一 疊加 原理 的具體過程 。因此， 通過對二進制移頻鍵控信號的原理框圖進行分析， 依據(jù)其調(diào)制原理及表達式 編寫仿真程序， 并 利用 MATLAB 軟件 運行程序 ，最后 可以得到二進制序列信號，兩個載波信號以及 2FSK 調(diào)制 信號的 仿真 波形 圖 如下圖 35所示 。 振蕩器 1 1f 振蕩器 2 2f 反相器 相加器 選通開關(guān) 選通開關(guān) 2 ()FSKet 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800202binary signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202carrier0 signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202carrier1 signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202fsk signal 圖 35 二進制移頻鍵控信號的時間波形 結(jié)果分析： 通過對 2FSK 信號的理論分析，可以知道， 圖 35 仿真出來的 2FSK 調(diào)制信號完全正確，符合理論研究。而且繪制出來的圖形非常清晰，有助于理論學(xué)習(xí)。 二進制移相鍵控（ 2PSK） 在二進制數(shù)字調(diào)制中，當正弦載波的相位隨 二進制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 0? 和 180? 分別表示二進制基帶信號的 0和 1。二進制移相鍵控信號的時域表達式為 2 ( ) ( ) c o sP S K n S e t a g t n T t??? ? ?????? （ ） 其中 na 與 2ASK 和 2FSK 時的不同，在 2PSK 調(diào)制中， na 應(yīng)選擇雙極性 的信號 ，即 1 , 1 , nPPa ?? ??發(fā) 送 概 率 為發(fā) 送 概 率 為 1 （ ） 若 g(t)是 脈沖 間隔 為 ST ， 高度為 1 的矩形脈沖，則有 11 ???????2cos 發(fā) 送 概 率 為cos 發(fā) 送 概 率 為 1， (), cPSKce P Ptt t （ ） 由式 （ ） 可看出，當發(fā)送二進制符號 1 時，已調(diào)信號 2 ()PSKet取 0? 相位，發(fā)送二進制符號 0 時， 2 ()PSKet取 180? 相位。若用n?表示第 n 個符號的絕 對相位，則有 2 c os( ) ( )PSK c ne t t ?? ? ? 其中 0 , 1 8 0 , 1 nPP?????? ???發(fā) 送 概 率 為發(fā) 送 概 率 為 （ ） 這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進制數(shù)字調(diào)制信號的調(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調(diào)制原理圖如圖 36 所 示 。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 36 2PSK 信號的調(diào)制原理圖 通過對二進制移相鍵控信號的原理框圖進行分析，利用 MATLAB 軟件仿真可以得到二進制序列信號，兩個載波信號以及 2PSK 信號的波形如下圖 37 所示 。 180 度移相 s(t) 2 ()PSKet cos ct? 碼型變換 乘法器 cos ct? 2 ()PSKet 12 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000202binary signal0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000202carrier signal10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000202carrier signal20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000202PKS signal 圖 37 二進制移相鍵控信號的時間波形 結(jié)果分析： 通過對 2PSK 信號理論的分析，可以知道，而且上圖 37 中仿真出來的 2PSK 調(diào)制信號完全正確，符合理論研究。而且繪制出來的 圖形非常清晰，有助于 我們進行 理論學(xué)習(xí)。 二進制數(shù)字調(diào)制信號的功率譜密度 數(shù)字調(diào)制信號是隨機的脈沖序列，沒有確定的頻譜函數(shù)，所以只能用功率譜來描述它的頻譜特性。下面將依次介紹三種基本的二進制數(shù)字調(diào)制信號的功率譜密度。 (1) 2ASK 信號的功率譜密度 由式（ ）可知，二進制振幅鍵控信號的表達式與雙邊帶調(diào)幅信號時域表達式類似。若二進制基帶信號 s(t)的功率譜密度 ()sPf為 22( ) ( 1 ) ( ) ( 1 ) ( ) ( )s s s s smP f f P P G f f P G m f f m f??? ? ?? ? ? ? ?? （ ） 式中 G(f)為矩形波 g(t)的頻譜，根據(jù)矩形波 g(t)的頻譜特性，對于 0 sin 0 ( )mm???的整數(shù)有( ) 0sG mf ? ，而只有 0m? 時， G(0)=1， 故 s(t)的功率譜為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?22 2221 1 0s s sP f f P P G f f P G f?? ? ? ? ? ? （ ） 13 則二進制振幅鍵控信號的功率譜密度 2 ()ASKPf為 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?2222221 141 1 04A S K s c cs c cP f f P P G f f G f ff P G f f f f????? ? ? ? ???? ? ? ? ????? （ ） 當概率 P=1/2 時，二進制振幅鍵控信號 2 ()ASKet的功率譜為 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?222221161 016A S K s c cs c cP f f G f f G f ff G f f f f????? ? ? ???? ? ? ? ????? （ ） 二進制基帶信號 s(t)的功率譜為 ? ? ? ? ? ?2 144sssTP f S a fT f???? （ ） 將 ? ? ? ? ? ?,0sj fTs s sG f T S a fT e G T?? ?? ? ?代入式（ ），可以得到當 P=1/2 時， 2 ()ASKet的功率譜為 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?222 16 sA SK c s c sccTP f S a f f T S a f f Tf f f f????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? （ ） 由上式可見， 2ASK 信號 2 ()ASKet的功率譜由離散譜和連續(xù)譜兩 部分組成。連續(xù)譜取決于 s(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊譜，離散譜由載波分量決定。 2ASK 信號的頻帶寬度是基帶脈沖帶寬 sB 的兩倍。若只計其 基帶脈沖頻譜的主瓣，其帶寬 2 22ASK s sB B f?? （ ） (2) 2FSK 信號的功率譜密度 對于相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號，可以 看成 是 由兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加，其中一個頻率是 1f ，另一個頻率是 2f 。因此，相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜可以近似表示成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 2 1 1 2 2( ) ( ) c os ( ) c osF SKe t s t t s t t? ? ? ? （ ） 根據(jù)二進制振幅鍵控信號的功率譜密度，可以得到二進制移頻鍵控信號的功率譜密度2 ()FSKPf為 14 1 2 2 22 1 1 2 211( ) ( ) ( ) ( ) ( )44F S K s s s sP f P f f P f f P f f P f f? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） 令概率 P=1/2，將二進制基帶信號的功率譜公式代入式（ ）可得 ? ? ? ?? ??