ch5(1)_数字幅度调制

null第5章 频带传输及调制技术第5章 频带传输及调制技术5.0 预备知识 5.1 二进制振幅键控调制（2ASK） 5.2 二进制频率键控调制（2FSK） 5.3 二进制数字相位调制（2PSK） 5.4 多进制调制技术 5.5 现代调制技术 补充知识:滤波器5.0 预备知识5.0 预备知识5.0 预备知识 1.基带传输和频带传输 2.为什么要要把基带信号变成频带信号？ 3.数字调制技术的分类 4.调制理论基础 5.0 预备知识5.0 预备知识1. 基带传输和频带传输 当二进制编码的“0”、“1”符号用电脉冲的“正”、“负”示时，形成的是基带信号，将基带信号直接在信道中传输的方式称为基带传输方式。 把数字信号调制成不同频率的信号，再进行传输的方法称为频带传输。 它是把进行完差错编码后的信号再一次进行编码，我们称之为第4次编码。 null第一次：信息→ 数据（A/D） 第二次：数据→ 脉冲信号 第三次：差错编码 第四次：基带信号→ 频带信号 2.为什么要要把基带信号变成频带信号？ 2.为什么要要把基带信号变成频带信号？ 2.为什么要要把基带信号变成频带信号？ （1）基带信号通常含有较低的频率分量。 （2）当信号为连续1(或0)时会有直流成分 产生。 （3）频带信号一般频率较高（例如，1为4800Hz,0为2400Hz），平均功耗为0。3.数字调制技术的分类3.数字调制技术的分类3.数字调制技术的分类 数字幅度调制技术 幅移键控（ASK: Amplitude Shift Keying） 数字频率调制技术 频移键控（FSK: Frequency Shift Keying） 数字相位调制技术 相移键控（PSK: Phase Shift Keying）4.调制理论基础4.调制理论基础4.调制理论基础：傅立叶变换 调制：就是用欲传输的原始信号f(t)去控制高频简谐波或周期性的脉冲信号的某一参量，使它们随f(t)线性变化。 通常把原始信号称为调制信号或基带信号(f(t))； 把高频简谐波或周期性脉冲信号称为载波信号，起着载运原始信号的作用Acos ； 把调制后得到的信号称为已调信号，显然已调信号中携带有原始信号中的信息(s(t))。调制定理调制定理调制定理：基带信号f(t)和正弦信号cos（w0t）相乘得到已调信号f(t)cos（w0t）的频谱和原始信号f(t)的频谱F(jw)之间有如下关系： null调制定理调制定理null调制定理表明：将基带信号f(t)乘以余弦信号cos（w0t）对应于在频域中把f(t)的频谱F(jw)等分成两部分并把其中一部分沿频率轴右移w0，另一部分左移w0，如图所示：null5.1 二进制振幅键控调制（2ASK）5.1 二进制振幅键控调制（2ASK）数字幅度调制：用数字基带信号去控制正弦载波的幅度，使载波信号的幅度随基带信号的变化而变化。 5.1.1 2ASK信号的产生 5.1.2 2ASK信号的解调 5.1.3 2ASK所需带宽 5.1.1 2ASK信号的产生5.1.1 2ASK信号的产生基带数字信号（单极性非归零矩形脉冲）：1.2ASK信号 数字基带信号通常用单极性非归零的矩形脉冲序列m(t)表示。2ASK信号的产生2ASK信号的产生2ASK信号：正弦载波信号：f(t)=Acos(w0t+θ0 ) 一般 θ0 =0便于分析5.1.1 2ASK信号的产生5.1.1 2ASK信号的产生2. 2ASK调制方法 (1)乘法器法（图a）：平衡调制器 (2)通断键控方法（图b） ：OOK（On-Off Keying）（a）（b）nullnullt1011001s(t)Tbtt2ASK信号载波信号(b)单极性非归零矩形脉冲信号载波5.1.2 2ASK信号的解调5.1.2 2ASK信号的解调解调：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。 2ASK 信号的解调：即由已调信号二进制基带信号；解调的方法有相干解调和非相干解调两种方法。 (1)非相干解调方法：包络检波法 包络检波：幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。2ASK信号的解调2ASK信号的解调定时抽样输出基带信号2ASK信号包络检波原理框图抑制噪声把取出的基带信号还原成原基带信号抽样判决器在定时脉冲的控制下，对LPF输出的信号进行抽样，当样值大于判决门限里，判为“1”，反之判为“0”。nullnull(2)相干解调：同步解调法：2ASK信号的解调2ASK信号的解调2ASK信号的解调相干解调的条件：相干载波发生器产生的本地相干载波要与输入已调信号同频、同相。5.1.3 2ASK所需带宽 5.1.3 2ASK所需带宽 信号的带宽是信号占据的整个频率范围。一个基带信号调制成2ASK信号时，会得到一个由许多简单频率组成的谱系。但是，有意义的频率是fc-0.5Nbaud与fc+0.5Nbaud 之间中间载波频率fc，见图5.5。 nullnull对于ASK技术所使用的带宽用下式计算： BW=（1+d）Nbaud (5.12) 其中，BW为带宽，Nbaud为波特率，d是和线路有关的因子，最小值为0。 由此可知，传输ASM信号所需的最小带宽等于波特率。 null例5．1求出码元变换速率为400Baud的2ASK半双工系统的最小带宽和信息传输速率是多少？若采用八进制ASK系统，该系统最小带宽和速率又为多少？ 解：在2ASK半双工系统中，一个系统的最小带宽等于其波特率，所以，该信号带宽是400Hz。同样，对于2ASK信号，波特率等于比特率，所以信息传输速率（比特率）也等于400bps。 在八进制ASK系统中，由于一个码元含有3位（23=8），所以它的信息传输速率（比特率）是400×3=1200 bps。而在ASM系统中，其带宽不变，仍等于波特率，即400Hz。 补充知识_滤波器补充知识_滤波器对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它的功能是使特定的频率范围内的信号顺利通过，而阻止其它频率信号通过。 通常，按照滤波电路的工作频率为其命名，分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）和全通滤波器（APF）。补充知识_滤波器补充知识_滤波器低通和高通滤波器：设截止频率为fp ,频率低于fp的信号可以通过，高于fp的信号被衰减的滤波电路称为低通滤波器，反之，频率高于fp的信号可以通过，而频率低于fp的信号被衰减的滤波电路称为高通滤波器。 全通滤波器：对于频率从零到无穷大的信号具有同样的比例系数，但对于不同频率的信号将产生不同的相移。补充知识_滤波器补充知识_滤波器带通和带阻滤波器：设低频段的频率为fp1，高频段的截止频率为fp2，频率为fp1到fp2之间的信号可以通过，低于fp1或高于fp2的信号被衰减的滤波电路称为带通滤波器。而频率是fp1到fp2之间的信号被衰减的滤波电路称为带阻滤波器。 带通滤波器常用于载波通信或弱信号提取等场合，以提高信号比。带阻滤波器用于在已知干扰或噪声频率的情况下，阻止其通过。