第四章数字信号的频带传输

制后的载波参量只有几个有限的数值，故称键控）
4.2 二进制数字调制与解调
❖ 4.2.1 二进制振幅键控(2ASK）： 1）概念：就是用数字基带信号去控制载波的幅度变化。 2）2ASK信号的产生：
1
0
0
1
s t
Ts
t
载波 t
2ASK t
2）2ASK信号的产生2）调制的概念与分类
❖ 调制的概念：就是用基带信号对高频载波的某些参量 （幅度、频率、相位）进行控制，使这些参量随基带信 号的变化而变化。
❖ 调制的分类： 模拟调制：调幅(AM)、调频(FM)、调相（PM） 数字调制：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移
键控（PSK） 说明：（由于数字信号具有时间和取值离散的特点，使调
s(t )
乘法器
cos ct
（2）键控法
开关电路
cos c t
e2 ASK (t ) e2 ASK (t )
s(t )
2）2ASK信号的产生：
❖
对于二进制数字信号调幅有两种情况：一是调制信号为
单极性脉冲序列，其调制信号和已调ASK信号波形；另一种
是调制信号为双极性脉冲序列，其调制信号和已调ASK信号
4） 2ASK信号的解调
❖ 相干解调与非相干解调的比较：
相干解调的缺点是接收端要产生一个与发射端同频同相的 载波，使接收设备复杂。包络检波无此要求，设备简单。但 抗噪性能稍差于相干解调。
❖ 例题：已知某2ASK系统，码元速率Rs=1200B，载波 频率为fc=2400HZ，设数字基带信息为10110， 试画出2ASK信号的波形。
3） 2FSK调制波功率谱
2FSK调制波功率谱特点：
(1) 相位不连续 2FSK信号的功率谱与 2ASK信号的功率谱相似，同样由 离散谱和连续谱两部分组成。其中，连续谱与 2ASK信号的相同，而离
散谱是位于±f1、±f2处的两对冲击， 这表明 2FSK信号中含有载波f1 、 f2的分量。
(2) 若仅计算2FSK信号功率谱第一个零点之间的频率间隔， 则该2FSK 信号的频带宽度为
第四章 数字信号的频带传输
❖ 4.1 频带传输的基本概念 ❖ 4.2 二进制数字调制与解调 ❖ 4.3 多进制数字调制与解调 ❖ 4.4 其他数字调制
4.1 频带传输的基本概念
（1）应用频带传输的原因
1）对于无线信道，由于数字基带信号的频率较低，天线无法制作。 2）通过调制可以把多路信号彼此分开，从而利用单一信道传输多路信 号。 3）在实际通信中，多数信道不能直接传输基带信号。因为数字基带信 号具有丰富的低频成分，要求信道具有低通特性，而大多数信道具有带 通特性。 因此需要对基带信号进行调制，使信号频带适合于信道带宽。频带传输 系统与基带传输系统的区别在于频带传输系统在发送端增加了调制，而 在接收端增加了解调用以恢复基带信号。
相干解调就是同步解调，同步解调时，接收机要产生一个与 发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干 载波，利用此载波与收到的已调波相乘， 相乘器输出为
z(t) y(t) cosct s(t) cos2 ct
s(t)
1 2
[1
cos 2ct]
1 2
s(t)
1 2
s(t) cos 2ct
B2FSK | f 2 f1 | 2RB (2 h)RB
式中，RB=Fb 是基带信号的带宽，h=|f2- f1|/RB为偏移率(调制指数)
（3）为了便于接收端解调，要求2FSK信号的两个频率f1, f2间要有足 够 的 间 隔 。 对 于 采 用 带 通 滤 波 器 来 分 路 的 解 调 方 法 ， 通 常 取 |f2f1|=(3～5)RB。于是，2FSK信号的带宽为
4.2.2 二进制频移键控(2FSK）
1）概念：就是利用不同频率的载波来传送数字信号。 2）2ASK信号的产生：在两个码元转换时刻，前后码元的相位
不连续
f(t)
fc1 )
fc2
S(t)
基带信号
2）2FSK信号的产生：
振荡器1
f1
选通开关
反相器
e2FSK (t) 相加器
振荡器2 f2
选通开关
3） 2FSK调制波功率谱
波形。
未调载波 单极性不归零码 已调载波s(t) 双极性不归零码
2）2ASK信号的产生：
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
已调载波s(t)
3） 2ASK调制波功率谱
pE单(f)
A2 (f-fc)
pEQ(f)
8
fc-2fs fc-fs fc fc+fs fc+2fs
fc-2fs fc-fs fc fc+fs fc+2fs
a
全波
b
低通
c
抽样
d
滤波器
整流器
滤波器
判决器
输出
定时 脉冲
2ASK信号的包络解调（非相干解调）
包络解调法（非相干解调法）
1
0
0
1
a t
b t
c t
d
1
0
0
1
t
4） 2ASK信号的解调
2ASK信号的相干解调
【相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相 干（同频同相）的参考信号与载频相乘。】
4） 2ASK信号的解调
B2FSK (5 ~ 7)RB
当用普通带通滤波器作为分路滤波器时，2FSK信号的带宽约为 2ASK信号带宽的 3 倍，系统频带利用率只有2ASK系统的1/3 左右。
3） 2ASK调制波功率谱
❖ 由图可知，2ASK功率谱有如下特点： (1) 2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱组成； (2) 由于2ASK信号的功率谱是双边带谱，所以，2ASK信号的带宽是 基带信号带宽的两倍。
❖ 上图 (a)是单极性信号作调制信号时的功率谱，由于单极性信号中含
有直流分量，即G(0)≠0，所以已调信号的功率谱中就含有ωc的载波
4） 2ASK信号的解调
❖ 式中，第一项是基带信号，第二项是以2ωc为载波的
成分，两者频谱相差很远。 经低通滤波后，即可输出
s(t)/2 信号。 低通滤波器的截止频率取得与基带数字
信号的最高频率相等。 由于噪声影响及传输特性的不 理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、 整 形后再生数字基带脉冲。
频率分量。图 (b)是由双极性信号作调制信号，由于双极性信号中不
含有直流分量，即G(0)=0，所以，已调信号的功率谱中就不含有ωc
的载波频率分量，称为抑制载频的双边带调制。
4） 2ASK信号的解调
❖ 2ASK信号的解调方法主要有两种： 包络解调法（非相干解 调法）和相干解调法
e2 ASK (t)
带通