【正文】 4? 2sf22(0)G ? ()cff? ? ?()cff? ?第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 Ep單( f ) 2( f f c )8A? f c f c + f s p E Q ( f ) f c + 2 f sf c 2 f s f c f s f c + f s f c + 2 f sf c 2 f s f c f sf c(a) (b) 圖 65 2ASK信號的功率譜密度示意圖 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 由圖可知， 2ASK功率譜有如下特點： (1) 2ASK信號的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜組成，其中連續(xù)譜部分是來自基帶譜 G(f)的連續(xù)譜經(jīng)調(diào)制后的雙邊帶譜，而離散譜則由 G(f)中的離散譜分量來確定； (2) 由于 2ASK信號的功率譜是雙邊帶譜，所以， 2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的兩倍。 帶 通濾 波 器定 時 脈 沖S ( t )抽 樣判 決 器低 通濾 波 器相 乘 器f ( t )tc?c o s圖 64 ASK的相干解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2ASK調(diào)制波功率譜 二進制數(shù)字調(diào)制信號是隨機的無窮序列。如圖 63所示。對于單極性的數(shù)字調(diào)制信號 s(t)，可以寫成 s(t)= (62) 其中 g(t)為單極性脈沖波， an的取值是 ()nna g t n T??101nnaP??????概 率 為概 率 為第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 1 1 10 0 1 1 10 0 未 調(diào) 載 波已 調(diào) 載 波 s ( t )單 極 性 不 歸 零 碼雙 極 性 不 歸 零 碼已 調(diào) 載 波 s ( t )圖 62 2ASK信號波形 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 ASK已調(diào)波的解調(diào)，可用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法。 ttste c?c o s)()( ?第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 S ( t )f ( t ) tc?co s圖 61數(shù)字調(diào)幅基本模型 圖 61是數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)基本模型，這里的調(diào)制信號是數(shù)字基帶序列，圖中的調(diào)制器本質(zhì)上就是一個乘法器。其時域表達式為 （ 61） 其中， s(t)為二進制數(shù)字調(diào)制信號， ωc為載波角頻率， e ( t )為 2ASK已調(diào)波。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 二進制幅移鍵控（ 2ASK） 2ASK信號的調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字調(diào)制信號是由二進制符號０、１組成的序列，載波在二進制信號１或０的控制下分別進行通或斷。 當調(diào)制信號為二進制數(shù)字信號時，定義這種調(diào)制為二進制數(shù)字調(diào)制。在數(shù)字調(diào)制中也選擇正弦 (或余弦 )信號作為載波，因為正弦信號形式簡單、便于產(chǎn)生和接收。頻帶傳輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于頻帶傳輸系統(tǒng)在發(fā)送端增加了調(diào)制以實現(xiàn)信號的頻帶搬移，而在接收端增加了解調(diào)用以恢復基帶信號。第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 二進制幅移鍵控（ 2ASK） 二進制頻移鍵控（ 2FSK） 二進制相移鍵控（ 2PSK） 正交幅度調(diào)制（ QAM） 多相調(diào)制 各種調(diào)制方式的信道頻帶利用率比較 數(shù)字調(diào)幅調(diào)相 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 數(shù)字頻帶傳輸又稱數(shù)字調(diào)制傳輸，它主要適用于帶通型信道的數(shù)字信號傳輸。帶通型信道不適合于直接傳輸基帶信號，需要對基帶信號進行調(diào)制以實現(xiàn)頻譜搬移使信號頻帶適合于信道帶寬。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 與模擬調(diào)制相似，用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制以實現(xiàn)數(shù)字基帶信號的頻譜搬遷，這種調(diào)制又稱為數(shù)字調(diào)制。與正弦信號的幅度、頻率、相位三種基本參量對應，數(shù)字調(diào)制也有幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）三種基本調(diào)制方式。常見的二進制數(shù)字調(diào)制方式有二進制幅移鍵控（ 2ASK）、二進制頻移鍵控（ 2FSK）以及二進制相移鍵控（ 2PSK）。這種二進制幅移鍵控方式稱為開關(guān)鍵控（ OOK）方式，它是 2ASK的一種常用方式。幅移鍵控調(diào)制原理的一般模型如圖 61所示。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 如圖 62所示，對于二進制數(shù)字信號調(diào)幅有兩種情況：一是調(diào)制信號為單極性脈沖序列，其調(diào)制信號和已調(diào) ASK信號波形；另一種是調(diào)制信號為雙極性脈沖序列，其調(diào)制信號和已調(diào) ASK信號波形。包絡檢波法是常用的一種非相干解調(diào)的方法，包絡檢波器往往是半波或者全波整流器，整流后通過低通濾波器濾波（平滑），即可獲得原來基帶信號 f(t)。 帶 通濾 波 器定 時 脈 沖S ( t )抽 樣判 決 器低 通濾 波 器半 波 或 全 波整 流 器f ( t )圖 63 ASK的非相干解調(diào) 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖 64是 2ASK的另一種解調(diào)方式，也就是相干解調(diào)，又稱為同步解調(diào)，要實現(xiàn)相干解調(diào)，則需要在收端產(chǎn)生一個與發(fā)端同頻同相的本地載波信號，利用本地相干載波與接收信號相乘，經(jīng)低通濾波后，得到調(diào)制信號，然后經(jīng)過定時判決，得到規(guī)整的數(shù)字脈沖信號。由式（ 61）以及信號調(diào)制及變換理論，可得已調(diào)信號的功率譜密度為 (f) = P(1P) (1P)+ + （ 63） 式（ 63）是 ASK信號功率譜密度的一般表示式，示意圖如圖 65所示。 圖 65 (a)是單極性信號作調(diào)制信號時的功率譜，由于單極性信號中含有直流分量，即 G(0)≠0，所以已調(diào)信號的功率譜中就含有 ωc的載波頻率分量。 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 二進制頻移鍵控（ 2FSK） 所謂頻移鍵控（ FSK），就是用基帶數(shù)字信號控制載波的頻率，使載波的頻率隨基帶信號的變化而變化，又稱為數(shù)字調(diào)頻。根據(jù)前后碼元的載波相位是否連續(xù)，可分為相位不連續(xù)的頻移鍵控和相位連續(xù)的頻移鍵控。 基帶信號 0碼控制兩個載波信號 和 。 1f0f 1f 0f1cf 2cf第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 相 乘 器相 乘 器倒 相f c 1f c 2+基 帶 信 號S ( t )1 、 01 、 00 、 1f c 1f c 2f ( t )S ( t )f ( t ) (a) 頻移鍵控方框圖 (b) FSK方式波形圖 圖 66 頻移鍵控原理圖 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 FSK信號可認為是由兩個交替的 ASK波形合成的。 則 FSK已調(diào)波 可寫成 = 或 （ 64） 式（ 64）是頻移鍵控已調(diào)波的表示式，其第一項相當于基帶信號“ 1”碼鍵控的 ASK信號；第二項相當于基帶信號“ 0”碼鍵控的另一個載波頻率的 ASK信號，因此 2FSK信號可看作兩 2ASK信號之和，功率譜可分別計算再合成。 1cf 2cf 1cf 2cf1cfcff 2cfcff1()ft ()ft 2()ft ()ft()st()st 1()ft 1cos c t?22( ) co s cf t t??tnTtgatnTtgatS Sn SnFS K 21 c os)(c os)()( ?? ?? ????第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2cf ? bf bf cf 1cf ? c 1ffbc 2fbf?fb?c 1fc 2f圖 67 2FSK已調(diào)波的功率譜 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖中假定兩個載波頻率之差 ，如果此頻差較大時，功率譜出現(xiàn)雙峰；頻差較小時，小于數(shù)字調(diào)制信號速率 ，功率譜出現(xiàn)單峰。對于 2FSK信號的帶寬，不難得到 B=2 + （ 65） 令 ( 稱為移頻指數(shù) )，上式則為： B＝ (2＋ )fb （ 66） 12b c cf f f??bf2cf 1cfbf 12ccff?12ccbffhf?? hh第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 對 2FSK調(diào)制方式則有如下結(jié)論： （ 1）如果移頻指數(shù)不是整數(shù)時，則功率譜密度中無離散譜，當 ＜ ，大部分功率集中在 2fb頻帶內(nèi)。 （ 3） FSK方式是用頻帶攜帶信息，與幅度無關(guān)，故對加性干擾而言它的抗干擾性較好，而且容易實現(xiàn)。 f 0f 1門 1門 2反 相∑數(shù) 據(jù) 輸 入信 號 輸 出2 F S K圖 68 相位不連續(xù)的 2FSK信號產(chǎn)生 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 相位連續(xù)的 2FSK信號可通過電壓控制振蕩器來實現(xiàn)。 壓 控振 蕩 器數(shù) 據(jù) 輸 入S 2 F S K ( t )( a )高 頻振 蕩脈 沖形 成可 變分 頻固 定分 頻S 2 F S K ( t )數(shù) 據(jù) 輸 入( b )圖 69 相位不連續(xù)的 2FSK信號產(chǎn)生 第 6章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2． 2FSK信號的解調(diào) FSK信號的解調(diào)通常有兩種方法：分路選通濾波非相干法和鑒頻器法。為此，需要兩個中心頻率為和的帶通濾波器，利用他們把代表“ 1”和代表“ 0”的信號分離開，得到兩個 2ASK信號，再經(jīng)過振幅檢波器得到兩個解調(diào)電壓，把這兩個電壓相減即可得到解調(diào)信號的輸出，這種解調(diào)方式要求有較大的頻偏指數(shù)。如圖 610所