数字信号解调的基本原理

7．3 数字信号解调的基本原理（简介）

7．3．1 2ASK 信号的解调

2ASK 信号有两种基本的解调方法，即非相干解调（包络检波法）与相干解调（同步检测法）。 简单地说，非相干解调是指接收端不需要恢复载波信号即可实现解调的方法；相干解调法则是在接收端必须恢复与发送端一致的载波才能实现解调的方法。 1．2ASK 信号的非相干解调

2ASK 非相干解调方框图如图7-29所示。

带通滤波器的作用是使2ASK 信号完整地通过，经包络检波器后，输出其包络。低通滤波器（LPF ）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成，经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。

2． 2ASK 信号的相干解调

2ASK 相干解调方框图如图7-30所示。

相干解调就是

同步解调，要求接收机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。

设输入信号为)(t x ＝)(t s )cos(c c t θω+，本地载波为A )cos(11θω+t ，则乘法器输出 )(1t y ＝)(t s )cos(c c t θω+ A )cos(11θω+t ＝0.5A )(t s )]()cos[(11θθωω-+-c c t ＋

0.5A )(t s )]()cos[(11θθωω+++c c t （7-16） 低通滤波器输出

)(1t y ＝0.5A )(t ks )]()cos[(11θθωω-+-c c t （7-17） 式中，k 为低通滤波器传输系数。

根据相干解调的定义，本地载波应与发送端载波同频、同相，即式（7-17）中，1

ωω-c 图7-29 2ASK 非相干解调方框图

图7-30 2ASK 相干解调方框图

＝０，1θθ-c ＝０，最终输出

)(t y ＝0.5A )(t ks （7-18） 采用同步检波法，接收端必须提供一个与2ASK 信号载波保持同频、同相的相干振荡信号，可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波。显然，提取本地载波会导致设备复杂、实现困难。

对于2ASK 信号，通常使用包络检波法。包络检波法具有设备简单、稳定性好、可靠性高、价格便宜等优点。

7．3．2 2FSK 信号的解调

2FSK 信号同样有两种基本的解调方法，即非相干解调（包络检波法）与相干解调（同步检测法）。但是，由于从FSK 信号中提取载波较困难，目前多采用非相干解调的方法，如鉴频法、分路滤波包络检波法、过零点检测法等。 1．分路滤波包络检波法

分路滤波包络检波法方框图如图7-31所示。

当频移宽度较大时，可把2FSK 信号看成是两个幅移键控信号的叠加，此时，利用两个中心频率为1f ；2f 的带通滤波器将两路分别代表1码和0码的信号进行分离，经包络检波

器后分别取出它们的包络。抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。

若上、下支路的抽样值分别用1y 、2y 表示，则当1y ≥2

y 时，判决输出1码：当1y ＜2y 时．判决输出0码。

分路滤波包络检波法方框图各点波形如图7-32所示。

图7-31 分路滤波包络检波法方框图

图7-32 分路滤波包络检测法各点波形

分路滤波包络检波法的缺点是频带利用率低，但实现比较容易，主要用于解调相位不连

续的FSK信号。

2．过零点检测法

过零点检测法的基本思想是：2FSK信号的过零数随不同的载波而异，即频率高则过零

点数目多，频率低则过零点数目少，因此通过检测过零点数目可以判断载波的异同。过零点

检测法方框图如图7-33所示。

图7-33 过零点检测法方框图

将FSK信号经限幅、微分、整流得到与频率变化相应的单极性脉冲序列（该序列代表调频波

的过零点数），然后经脉冲形成电路形成一定宽度的脉冲，经低通滤波器形成相应的数字信

号，实现过零检测，各点波形如图

7-34所示。

过零点检测法广泛应用于数

字调频系统中，可用于解调相位连

续或相位离散的FSK信号。

图7-34 过零点检测法各点波形

7．3．3 相移键控的解调

对于调相信号，相位本身携带信息，在识别它们时必须依据相位，因此，必须使用相干解调法。

1． 绝对调相的解调

绝对调相解调原理框图如图7-35所示。

二进制绝对调相解调框图各点波形如图7-36所示。

2PSK 信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。

在2PSK 解调中，关键是恢复发送端的载波信号。通常的方法是倍频一分频法，如图7-37所示。首先，对2PSK 信号进行全波整流，实现倍频，产生频率为2C f 的谐波；然后通过滤波器输出2C f 分量；最后经过二分频取得频率为C f 的本地相干载波，各点波形如图7-38所示。

由于2PSK 信号是以一个固定初相的未调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频、同相的本地同步载波。从上面的分析可知，频率为C f 的本地相干载波的相位由于干扰、同步误差等原因，存在相位模糊问题，即其相位是不确定的。如果本地相干载波的相位倒相（比较图7-38④、⑤），即0相位变为π相位或π相位变为0相位，则会造成0判断为1、1判断为0的判断错误。这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“反向工作”现象。因此，绝对调相的严重缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作情况，实际应用中使用少。

图7-35 2PSK 解调原理框图