第4章 信号的调制与解调图文

从2PSK的波形可以看出，其波形与2ASK波形基本 相同，所不同的是an的取值和载波的相位。对于2ASK 波形，an取0或1，其相位为一固定值，一般取0相位； 而2PSK的an恒取1，相位有两种取值：0和π，故2PSK 的表达式可写为
s2PSK (t) ( g(t nTs )) cos(ct n )
数字信号
调频器
2FSK信 号
图4-14 2FSK信号实现示意图
第4章 信号的调制与解调
从 2FSK 信 号 的 波 形 可 以 看 出 ， 它 是 两 个 交 错 的 ASK信号的叠加，其表达式为
s2FSK (t) ( an g(t nTs )) cosωct ( an g(t nTs )) cosωct
图4-10 2ASK调制原理图
第4章 信号的调制与解调
图4-10中，m(t)为如图4-9所示的数字信号，且m(t) 为
m(t) ( an g(t nTs )
1 an 0
概率为 P 概率为1 P
其中，g(t)为持续时间Ts的矩形脉冲，则2ASK已调 信号为
s2ASK (t) m(t) cosωct
第4章 信号的调制与解调
a)
m(t)
ms(t)
定时脉冲
o
o
t
t
(b)
(c)
图4-6 抽样过程
第4章 信号的调制与解调
4.2.2 量化 量化分为均匀量化和非均匀量化。把输入信号的
取值域按等距离分割的量化称为均匀量化，根据信号 的不同区间来确定量化间隔称为非均匀量化，如图4-7 所示。
( an g(t nTs )) cosωct
第4章 信号的调制与解调
由频谱分析可知，时域上的基带数据信号m(t)对应于 频域上的M(f)，如图4-11(a)所示。m(t)与载波cos ωct相乘 后通过滤波器得到的已调信号就相当于对M(f)进行频谱搬 移，s2ASK(t)对应的s(f)如图4-11(b)所示。
隔一定时间间隔取出不同时刻的信号值的过程。
抽样定理：如果对某一带宽有限的模拟信号进行 抽样，如果模拟信号的最高频率为fm，那么用一个重 复频率为fs (fs≥2fm)的抽样脉冲对该信号进行抽样，则得 到的抽样信号中完全包含原有信号的所有信息。接收 方可以从抽样信号中完全恢复出信号。
抽样过程如图4-6所示。
第4章 信号的调制与解调
＋V 0V
－V 0 1 1 0 1 0 1 0 01 1 1 0
图4-4 传号交替反转码
第4章 信号的调制与解调
2) 三阶高密度双极性码(HDB3码) 为了解决AMI码长连0的缺点，人们提出了AMI的一种 改进型编码，即三阶高密度双极性码，其编码原理是：先将 代码转换成AMI码，然后检查AMI码的连0串情况，若有4个 以上连0串时，将每个4连0小段的第4个0变换成与前一个非0 符号(+1或−1)同极性的符号。这样做可能破坏“极性交替反 转”规律，此符号称为破坏符号，用V符号表示，为使附加 V符号后不破坏“极性交替反转”特性，当相邻V符号之间 为奇数个非0符号时，其自动保持“极性交替反转”特性， 当相邻V符号之间为偶数个非0符号时，将该小段的第1个0 变换成+B或−B，B符号的极性与前一个非0符号相反，并让 后面的非0符号从V符号开始再交替变化。例如：
调制，由于相位可分为绝对相位和相对相位，故相移键控相 应地分为绝对相移键控(2PSK)和相对相移键控(2DPSK)。
2PSK的相位变化是以未调载波的相位为基准，若数字 信号为“1”，则已调载波的相位与未调载波同相；若数字信 号为“0”，则已调载波的相位与未调载波反相。2DPSK的相 位变化是以前后码元的相对相位变化来传送数字信号的，若 数字信号为“1”，则当前码元载波的相位与前一码元载波的 相位反相；若数字信号为“0”，则当前码元载波的相位与前 一码元载波的相位同相。反过来控制亦可，其波形变化如图 4-16所示。
2FSK信号的产生可以用上述的键控进行频率选择的 方法实现，也可以用普通的模拟调制的方法，将数字信 号加到调频器上直接实现，此方法如图4-14所示。
第4章 信号的调制与解调
101001101
数字信号 t
f1
f2
f1
f2
f2
f1
f1
f2
f1
2FSK信 号 t
图4-13 2FSK信号波形
第4章 信号的调制与解调
信号的频带宽度通常也可以定义为信号幅度从最大值 降到第一个零点的宽度。因为信号能量的90%集中在此频 段中，从图4-11中可以看出，信号的带宽B为2fs，而码元 速率RB= 1/Ts即fs 。因此，2ASK系统的频带利用率为
RB fs 0.5 B/Hz B 2 fs
第4章 信号的调制与解调
幅度
加法器
2PSK信 号
开关S
数字信号
图4-17 2PSK相位选择法
第4章 信号的调制与解调
2PSK的相位选择法与2FSK的频率选择法类似，所 不同的是频率选择法输出的是同频率的载波，而相位 选择法输出的是同幅同频不同相位的载波。
我们已经知道，2ASK信号的表达式为
s2ASK (t) ( an g(t nTs )) cosωct
0 01 (零相位的一个周期的方波)
1 10 (180˚ 相位的一个周期的方波)
第4章 信号的调制与解调
则
代码：
01 1 0 0 1
双相码： 01 10 10 01 01 10
双相编码波形如图4-3所示。
＋V
0V
－V 011010100111 0
图4-3 双相编码
第4章 信号的调制与解调
4.1.4 多电平二进制编码 多电平二进制编码是指用三种电平来表示二进制信
＋V 0V
－V 0 110101001110
(b)
图4-1 不归零码 (a) 单极性不归零码；(b) 双极性不归零码
第4章 信号的调制与解调
4.1.2 归零码 归零码有两种：单极性归零码和双极性归零码，
如图4-2(a)、(b)所示。
第4章 信号的调制与解调
＋5 V
0V 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
(a)
＋V 0V
－V 0 1101010011 1
(b)
图4-2 归零码 (a) 单极性归零码；(b) 双极性归零码
第4章 信号的调制与解调
4.1.3 双相编码 双相编码又称曼彻斯特码(Manchester)，其编码原
理是将一个码元划分成两个等宽的间隔，前一个间隔 为高电平而后一个间隔为低电平表示“1”，前一个间 隔为低电平而后一个间隔为高电平表示“0”。用跳变 的观点来描述就是由正电平跳变到负电平表示“1”， 由负电平跳变到正电平表示“0”；用相位的观点来描 述就是对每个二进制代码“0”和“1”分别用两个具有 不同相位的二进制新码去取代，所以称为双相编码， 例如：
号，较为常见的有传号交替反转码、三阶高密度双极性码 等。
1) 传号交替反转码(AMI) 传号交替反转码的编码规则是将代码“0”仍与零电平 对应，而代码“1”对应发送极性交替的正、负电平。在电 报通信中，把“1”称为传号，把“0”称为空号，因此这种 码称为传号交替反转码；又因为它是用三种电平来表示二 进制信号的，故又称其为伪三元码。传号交替反转码波形 如图4-4所示。
路较为复杂，是CCITT推荐使用的码之一。
第4章 信号的调制与解调
4.2 模拟信号的数字传输
图4-5为模拟信号进行数字传输的实现框图。
第4章 信号的调制与解调
模拟 信源
抽样、量化 和编码
数字 通信系统
译码和 低通滤波
图4-5 模拟信号的数字传输
第4章 信号的调制与解调
4.2.1 抽样 所谓抽样，就是对一时间上连续的模拟信号，每
第4章 信号的调制与解调
第4章 信号的调制与解调
4.1 编码技术 4.2 模拟信号的数字传输 4.3 数字信号的调制 4.4 信号的解调 4.5 调制解调器 习题
第4章 信号的调制与解调
4.1 编码技术
总的来讲，传输码的结构取决于实际信道特性和 系统工作的条件，一般应具有以下主要特性：
(1) 相应的基带信号中无直流成分和很小的低频成 分；
(2) 传输码型的传输效率要高； (3) 能从基带信号中提取到定时信息； (4) 具有一定的检错能力。
第4章 信号的调制与解调
4.1.1 不归零码 不归零码有两种：单极性不归零码和双极性不归
零码。如图4-1(a)、(b)所示。
第4章 信号的调制与解调
＋5 V
0V 0 110101001110
(a)
信号。常用的解码器一般有三种类型：电阻网络型、级联 型、级联—网络混合型。解码后的信号是在时间上离散的 脉冲，为了恢复出原模拟信号，常常在译码器后接一低通 滤波器，滤除离散脉冲中的谐波分量，得到其基频原始模 拟信号。
第4章 信号的调制与解调
4.3 数字信号的调制
4.3.1 2ASK信号的调制 2ASK是用二进制信号“0”和“1”对高频载波进行
第4章 信号的调制与解调
(a)
(b)
图4-7 两种量化特性 (a) 均匀量化；(b) 非均匀量化
第4章 信号的调制与解调
4.2.3 编码 将每一个量化值用一组二进制代码表示的过程称为编
码。在实际的设备中，编码和量化常常是同时完成的。编 码器的类型有很多种，最常用的逐次反馈比较型PCM编码 器。
4.2.4 解码 解码是编码的逆过程，它的目的是恢复出原始的数字
101001101 数字信号
t
载波信号 t
2ASK信 号
t
图4-9 2ASK信号波形
第4章 信号的调制与解调
2ASK信号的产生可以用上述键控的方法实现，也 可以用普通的模拟调制的方法实现，其原理框图如图 4-10所示。