【正文】 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 與 DSB 相比 SSB 的制度增益只有 DSB 的一半。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。這是 SSB 的優(yōu)勢(shì) [14,15]。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。因?yàn)轭l率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故這種調(diào)制又稱角度調(diào)制。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)。 頻率調(diào)制（ FM） 通常采用間接法來(lái)產(chǎn)生 FM 信號(hào)。然后，利用倍頻器把 NBFM 變換成寬帶調(diào)頻信號(hào) (WBFM)。 積分器m ( t )sW B F M( t )相位調(diào)制器倍頻器sN B F M( t )c o s ωct 圖 間接法產(chǎn)生 WBFM 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 窄帶調(diào)頻信號(hào)可看成由正交分量與同相分量合成，即 ? ? ? ? tdmAKtAts ctfcN B FM ???? s inc os ???????? ? ?? () 因此，可采用圖 所示的框圖來(lái)實(shí)現(xiàn)窄帶調(diào)頻。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。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 輸 出 電 壓0ωcKd輸 入 頻 率 （ a） 振幅鑒頻器特性 B P F 及限 幅 器微 分電 路包 絡(luò)檢 波 器L P FsF M( t ) sd( t )mo( t )鑒 頻 器 （ b） 鑒頻器解調(diào)原理框圖 圖 振幅鑒頻器特性與原理框圖 由于隨調(diào)制信號(hào) ??tm 成線性關(guān)系的瞬時(shí)角頻率與相位是微分關(guān)系，而相位與電壓又是三角函數(shù)關(guān)系，因此要從調(diào)頻信號(hào)中直接提取與 ??tm 成正比的電壓信號(hào)很困難。 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。微分器和包絡(luò)檢波器組成鑒頻器，微分器將調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波，再由包絡(luò)檢波器檢出幅度變化。 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)）。其缺點(diǎn)之一是 包絡(luò)檢波器對(duì)于由信道噪聲和其他原因引起的幅度起伏也有反應(yīng)，為此，在微分器前加一個(gè)限幅器和帶通濾波器以便將調(diào)頻波在傳輸過(guò)程中引起的幅度變化部分削去，變成固定幅度的調(diào)頻波，帶通濾波器讓調(diào)頻信號(hào)順利通過(guò)，而濾除帶外噪聲及高次諧波分量 [17]。 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??? 。這是因?yàn)閿?shù)字基帶信號(hào)往往具有低頻分量。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。通常把包括調(diào)制解調(diào)過(guò)程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)，為了與 “基帶 ”一詞相對(duì)應(yīng)，帶通傳輸也稱為頻帶傳輸，又因?yàn)槭墙柚谡逸d波的幅度頻率和相位來(lái)傳遞數(shù)字基帶信號(hào)的，所以帶通傳輸 也叫載波傳輸。因此數(shù)字調(diào)制的技術(shù)有兩種方法。圖 給出了相應(yīng)的信號(hào)波形示例。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)。 數(shù)字通信系統(tǒng)概述 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)，模型如圖 所示。 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 2ASK 中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息 0 或 1。在OOK 中，某一符號(hào) (“0”或 “1”)用沒(méi)有電壓來(lái)表示。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常假設(shè) ??tg 是高度為 1，寬度等于 sT 的矩形脈沖； na 是第 n 個(gè)符號(hào)的電平。 與 AM 信號(hào)的解調(diào)方法一樣。與模擬信號(hào)的接收系統(tǒng)相比，這里增加了一個(gè) “抽樣判決器 ”方框，這對(duì)于提高數(shù)字信號(hào)的接收性能是必要的 [21]。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。知道了 ??fPs 即可確定 ? ?fPASK2 。 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。第二，2ASK 信號(hào)的帶寬 ASKB2 是基帶信號(hào)帶寬的 2 倍，若只計(jì)譜的主瓣（第一個(gè)譜零點(diǎn)位置），則有 sASK fB 22 ? () 其中， ss Tf 1? 。 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。故其表達(dá)式為 ? ? ? ?? ???? ??? ”時(shí)發(fā)送“ ”時(shí)發(fā)送“ 0,c o s 1,c o s212nnF S K tA tAte ?? ?? () 一個(gè) 2FSK 信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的 2ASK 信號(hào)的疊加，因此， 2FSK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可寫成 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?nn snnn snFS K nTtgatnTtgate ???? ??????? ????????? ?? ?? 212 c osc os () 式中： g(t)為單個(gè)矩形脈沖；脈寬 為 sT 。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。其解調(diào)原理是將 2FSK 信號(hào)分解成上下兩路 2ASK 信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，然后進(jìn)行判決。 ? ?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]。其中，連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于 1f 和 2f 的雙峰疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻 1f和 2f 處；第二，連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差 21 ff ? 的大小而變化，若 sfff ?? 21 ，連續(xù)譜在 0f 處出現(xiàn)單峰；若 sfff ?? 21 ，出現(xiàn)雙峰；第三，若以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算 2FSK 信號(hào)的帶寬，則其帶寬近似為 sFSK fffB 2122 ??? () 其中，ss Tf1? 為基帶信號(hào)的帶寬 [25]。在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 ? 分別表示二進(jìn)制 “1”和 “0”。即 ? ? ? ? ttste cPSK ?c os2 ? () ? ? ? ?? ?? n sn nTtgats 這里， g(t)是脈寬為 sT 的單個(gè)矩形脈沖，而 na 的統(tǒng)計(jì)特性為 ????? PPa n 11 ,1 ，概率為 概率為 () 即發(fā)送二進(jìn)制符號(hào) “0”時(shí) ( na 取 +1)， ??tePSK2 取 0 相位；發(fā)送二進(jìn)制符號(hào) “1”時(shí) ( na 取 1)，??tePSK2 取 ? 相位。 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。 帶 通濾 波 器低 通濾 波 器相 乘 器抽 樣判 決 器? ?te P S K2 abc d e? ?tc?c os 脈沖定時(shí) 輸出 圖 2PSK 信號(hào)的解調(diào)原理框圖 功率譜密度 比較 2ASK 信號(hào)的比表達(dá)式和 2PSK 信號(hào)的表達(dá)式可知，兩者的表達(dá)式形式完全一樣。 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。因此，它可以看做是雙極性基帶信號(hào)作用下的調(diào) 幅信號(hào) [2