【正文】 雙極性的全占空矩形隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?fGPffGPPffP sss ?2222 02114 ???? () 將其代入式 ()，得 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?ccsccsP S KffffGPfffGffGPPffP????????????222222021411 () 若等概 (P=1/2)，并考慮到矩形脈沖的頻譜 ? ? ? ? ? ? sSs TGfTSaTfG ?? 0,? ，則 2PSK 信號(hào)的功率譜密度為 ? ? ? ?? ? ? ?? ? ???????? ? ??? ?? 222 s i ns i n4scscscscsP S K Tff TffTff TffTfP ? ?? ? () 其曲線如圖 所示。 2PSK 信號(hào)的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)原理框圖如圖 所示。在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 ? 分別表示二進(jìn)制 “1”和 “0”。 ? ?te F S K2 ? ?t1cos ? ? ?t2cos ?帶 通濾 波 器帶 通濾 波 器相 乘 器相 乘 器低 通濾 波 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器輸出脈沖定時(shí) 圖 2FSK 信號(hào)解調(diào)原理圖 功率譜密度 根據(jù) 2ASK 信號(hào)功率譜表示式，不難寫(xiě)出 這種 2FSK 信號(hào)的功率譜密度的表達(dá)式： ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?2222111124141ffPffPffPffPfPssssF SK???????? () 令概率 21?P ，參照式 ()，只需將其中的 cf 分別替換為 1f 和 2f ，然后代入式 ()即可得 ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?22112222222112112161s i ns i n16s i ns i n16ffffffffTffTffTffTffTTffTffTffTffTfPssssssssssF S K???????????????????????????????????????????????? () 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 其典型曲線如圖 所示 [24]。于是 ???? P1,1 ,0 概率為概率為 Pa n () n? 和 n? 分別是第 n 個(gè)碼元 (1 或 0)的初始位。 二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK) 基本原理 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞 數(shù)字信息。 對(duì)于全占空矩形脈沖序列，根據(jù)矩形波形 g(t)的頻譜特點(diǎn)，對(duì)于所有的 0?m 的整數(shù)，有 ? ? ? ? 0?? ?nSaTmfG ss ，故式 ()可以簡(jiǎn)化為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?fGPffGPPffP sss ?2222 011 ???? () 將其代入式 ()，得 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?ccsccsA S KffffGPfffGffGPPfP????????????2222220141141 () 當(dāng)概率 21?P 時(shí)，并考慮到 ? ? ? ?ss fTSaTfG ?? ， ? ? sTG ?0 ，則 2ASK 功率譜密度為 ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?ccscscscscsA SKffffTffTffTffTffTfP????????????????????????161s i ns i n16222 () 其曲線如圖 所示。一個(gè) 2ASK 信號(hào)可以表示成： ? ? ? ? ttste cASK ?c os2 ? () 其中，二進(jìn)制信號(hào) s(t)是隨機(jī)的單極性矩形脈沖序列。 與 AM 信號(hào)的解調(diào)方法一樣。在OOK 中，某一符號(hào) (“0”或 “1”)用沒(méi)有電壓來(lái)表示。 如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，數(shù)字基帶信沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 號(hào)無(wú)需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸，其模型中如 圖 就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié) [19,20]。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度，頻率和相位只有兩種形式的變化狀態(tài)。因此數(shù)字調(diào)制的技術(shù)有兩種方法。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。 正 弦 波振 蕩 器可 控 相移 網(wǎng) 絡(luò)c ( t )sp m( t )m ( t ) 圖 可控相移網(wǎng)絡(luò)調(diào)相原理圖 由圖可知，經(jīng)過(guò)可控相移網(wǎng)絡(luò)后的調(diào)相信號(hào)為 ? ? ? ?? ? ? ?tfAKtftmKtfts mmpcpcPM ??? 2c o s2c o s2c o s ???? () 上式表明，調(diào)相信號(hào)的振幅恒定，瞬時(shí)相位是在隨時(shí)間變化的載波相位 ?? tft cc ?? 2? 上疊加了一個(gè)與調(diào)制電壓成正比的相偏 ? ? ? ?tmKt p??? 。 理想鑒頻器可看成是帶有微分器的包絡(luò)檢波器，微分器輸出 ? ? ? ?? ? ? ? ?????? ???? ? ??? ???? dmKttmKAts fcfcd s i n () 可見(jiàn)， FM 波經(jīng)微分后變成了調(diào)幅調(diào)頻 信號(hào)，其幅值為 ? ? ? ?tmKtA fc ?? ? () 經(jīng)包絡(luò)檢波并隔除支流分量后，鑒頻器輸出： ? ? ? ?tmKKtm fdo ? () 式中： dK 為檢頻器靈敏度（ V/(rad/s)）。 圖中的限幅器將調(diào)頻波在傳輸中引起的幅值變化（寄生調(diào)幅等）部分削去，變成固定幅度調(diào)頻波。所產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào) 為 ? ? ? ?? ?tmtAdAKtAdmKtAtsmfcmmfcfcFM???????????s inc o sc o sc o sc o s???????? ???????? ???????? () 其中， ??tm 為單一頻率余弦波，即 ? ? tfAtm mm ?2c os? ， 式中： fm 為調(diào)頻指數(shù) mmmmff f fAKm ????? ??? () 表示最大的相位偏移；其中的 mf AK??? ，為最大角頻偏； mf fmf ?? ，為最大頻偏。然后，利用倍頻器把 NBFM 變換成寬帶調(diào)頻信號(hào) (WBFM)。這兩種調(diào)制方法有緊密聯(lián)系，其中一個(gè)性質(zhì)可以從另一個(gè)性質(zhì)中推到出來(lái)。也就是說(shuō)，已調(diào)信號(hào)頻譜與基帶信號(hào)頻譜之間存在著非線性變換關(guān)系。如果將 SSB 的功率增加到與 DSB 一樣，則它們的信噪比也就一樣了。二者的不同之處在于，從單邊帶調(diào)幅信號(hào)中無(wú)法提取同步信號(hào)。 tfA mm ?2sin 可以看成是 tfA mm ?2cos相移 π/2，而幅度大小不變。為此，在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波的方法 [11]。其原理框圖如圖 所示。也就是說(shuō)， DSB 信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍。用低通濾波器來(lái)取出 mf分量，就可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)了解調(diào)。同步檢波仍由乘法器實(shí)現(xiàn)，其原理見(jiàn)圖。 抗噪 聲 性能分析 輸入信號(hào)平均功率 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?tmAtftmAtsS cAMi 220202 212c o s ????? ? () 輸入噪聲的功率為 BnNi 0? () 普通調(diào)幅信號(hào)與相 干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號(hào) ? ? ? ?tmtmo 21? () 因此，解調(diào)器輸出端的有用信號(hào)功率為 ? ? ? ?tmtmS oo 22 41?? () 經(jīng)乘法器再經(jīng)過(guò)低通濾波器后，最終的輸出噪聲功率為 io NBnN 4141 0 ?? () 于是普通調(diào)幅解調(diào)器的輸入信噪比為 ? ?? ? ? ?BntmABntmANSooii 221 220220 ???? () 輸出信噪比為 ? ? ? ?BntmBntmNSoooo224141?? () 因而制度增益為 ? ?? ?tmA tmNS NSG ii ooAM 22022// ??? () 則對(duì)于 100%的調(diào)制（即 0A = ??maxtm），這時(shí) AM 的最大信噪比增益為 AMG =32 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 雙邊帶幅度調(diào)制（ DSB） 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生 產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的最直接方法就是將調(diào)幅信號(hào)與載波信號(hào)相乘。 可見(jiàn)，輸出信號(hào)中含有直流、 mf 、 cf2 、 mc ff ?2 幾個(gè)頻率分量。本設(shè)計(jì)采用的是相干解調(diào)方法。一般情況下， m 都小于 1，調(diào)制效率很低，即載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占有的功率較小。 ??22 tmPs ? 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 由此可見(jiàn)， AM 信號(hào)的總平均功率由不帶信息的載波功率和攜帶信息的邊帶功率兩部分組成。因此， AM 信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬 Hf 的兩倍，即 HAM fB 2? 。振幅調(diào)制信號(hào)一個(gè)重要的參數(shù)是調(diào)幅度 m ，調(diào)幅度 m 的定義為 ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?m inm a xm inm a x tAtA tAtAm ??? () m =1 稱為滿調(diào)幅，此時(shí) ?? 0max Atm ? 。本文介紹模擬通信系統(tǒng)線性調(diào)制中的 普通幅度調(diào)制、雙邊帶調(diào)幅 、 單邊帶調(diào)幅三種調(diào)制 方 法。于是，一般的模擬通信系統(tǒng)模型可由圖 略加改變而成，如圖 所示。通常，我們將發(fā)送端調(diào)制前和接收端解調(diào)后的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。這里所說(shuō)的原始電信號(hào)，由 于它通常具有頻率很（接收端） 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸。這樣的信號(hào)就稱為數(shù)字信號(hào)。連續(xù)消息也稱為模擬消息。各種不同的消息可以分成兩類：一類稱作離散消息；另一類稱作連續(xù)消息。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的相反，它能從接收信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號(hào)，而受信者（也稱信息宿或收終端）是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。因而，這種通信系統(tǒng)可由圖 中模型加以概括。 普通調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶、調(diào)頻、調(diào)相五種調(diào)制樣式的通信系統(tǒng)信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)，產(chǎn)生該五種信號(hào)的信源、調(diào)制后、通過(guò)信道后 (即加入了噪聲后 )、解調(diào)后的信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。仿真這幾種理論已經(jīng)很成熟的數(shù)字調(diào)制方式，一方面，可以更容易將仿真結(jié)果與成熟的理論進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證仿真的合理性；另一方面，也可以以此為基礎(chǔ)將仿真系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)擴(kuò)展，使其成為仿真更多的數(shù)字調(diào)制方式的模板。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯(cuò)控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，所以通信系統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過(guò)渡的趨勢(shì)。 所以，通信信號(hào)模擬系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值和戰(zhàn)略意義 [2]。通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來(lái)越受到重視。 通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜，現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。盡管我國(guó)的數(shù)字通信和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅速，但面對(duì)我國(guó) 13 億人口，我國(guó)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面有很大的發(fā)展空間。如果無(wú)線通信系統(tǒng)的研究全部用實(shí)際設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，人力、物力、財(cái)力花費(fèi)都是巨大的，而且研制周期也會(huì)增加，此外有的研究實(shí)際的設(shè)備也不一定能有效地實(shí)現(xiàn)。 simulation。通信仿真充分考慮了調(diào)制樣式和噪聲大小以及在調(diào)制過(guò)程中的各種參數(shù)對(duì)通信信號(hào)性能的影響，完成了對(duì) 模擬以及數(shù)字 信號(hào)建模計(jì)算 ，得到了時(shí)域波形和頻譜，能夠直觀的顯示各種參數(shù)對(duì)各種調(diào)制樣式的通信的影響。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 實(shí) 驗(yàn)過(guò)程中，通信信號(hào)仿真具有靈活性好、