高频电子线路林春方(第3版)第7章数字信号的调制与解调技术分析.ppt

第7章 数字信号的调制与解调 数字通信系统概述 基带数字信号的特性 幅度键控的产生与解调 频率键控的产生与解调 相位键控的产生与解调 内容提要： 7.1 数字通信系统概述 关于数字信号 数字通信系统的性能指标 数字通信系统模型 数字通信系统的特点 本节内容： 关于数字信号 数字信号是量化后的离散时间信号 数字信号的主要特点是状态的离散性 离散信号的状态可以用二进制符号表示 m位的二进制符号最多可以表示2m个状态 数字通信中采用的二进制符号只有0、1两种 0、1两个符号所组成的代码可表示任意信息 由0、1组成的一串代码称为“数字信号序列”，表示为：…a-k…a-3 a-2 a-1 a0 a1 a2 a3 …ak … （a是码元，k是其序号，简写为｛ak｝ 数字通信系统的性能指标 性能指标之一——码元传输速率 ?码元传输速率即码元速率或传码率，指系统每秒钟传送或处理码元的数目，单位为“波特”，符号 “B” 。 ?信息传输速率即信息速率或传信率，指每秒钟传递的信息量，单位为比特/秒，记为bit/s。 ?码元速率及信息速率是有区别的 。 性能指标之二——差错率 ?误码率——码元在传输系统中被传错的概率 ?误信率——信息量在传输过程中被丢失的概率 数字通信系统模型 ③收信机 系统模型见下图 五个组成部分 ①发终端 ②发信机 ⑤信道 ④收终端 数字通信系统的特点 数字通信的抗干扰（或噪声）能力强 ； 传输中的差错可以通过抗干扰编码（检错纠错编码）加以控制，从而能有效地改善通信质量 ； 便于使用现代技术对数字信号进行处理 ； 数字信号易于加密，必威体育官网网址性强 ； 数字通信系统可以传递各种信息，使通信系统变得通用、灵活 ； 与模拟通信相比，数字通信要占据更宽的带宽 。 7.2 基带数字信号 基带数字信号的波形 基带数字信号的一般表达式 基带数字信号的频域特点 本节内容： 基带数字信号波形——矩形脉冲 基带数字信号波形——非矩形脉冲 矩形脉冲的产生比较容易，实际上也很有用，不过这种脉冲的频谱很宽。在数字通信系统中，为了节省频带，可采用频谱较窄的脉冲，如升余弦脉冲，三角形脉冲，半余弦脉冲等 基带数字信号波形——N进制 对于N进制的数字信号，每个码元可以有N种不同的数值，传输这种信号需要有N种不同的波形： g1(t)、g2(t)、g3(t)……gN(t)。 （a）单极性四电平信号 （b）双极性四电平信号 右图中电平为3U的脉冲代表“3”；2U代表“2”；U代表“1”；电平等于零时代表“0”，这种信号叫做多电平信号 。 基带数字信号波形——绝对码与相对码 （a）绝对码,它的特点是：每一个符号都和一个固定的波形相对应 。 （b）相对码,它是以前一个码元为基准来进行编码的。1时相同，0时相反。 基带信号的一般表达式 其中：时间函数S(t) 是一 个随机函数，利用统计法 可以得到其中规律。 如果对于某一序列有： 则有一般表达式： 如果两脉冲波形相同极性相反，即g2(t)＝－g1(t)＝－g(t) ，则上式可改写为： 基带数字信号的频域特点 单极性周期性矩形脉冲的频谱 图示为周期为T，脉冲宽度为τ的单极性周期性矩形波及其利用傅立叶级数展开得到的频谱分布。 脉冲宽度与频谱的关系 基带数字信号的频域特点 脉冲宽度τ越窄，其频谱包络线的零点频率越高，相邻两个零值之间所含的谐波分量就越多，频带越宽。 7.3 幅度键控 什么是幅度键控？ 利用基带信号S(t)对载频为ωc的正弦波幅度进行控制的方式，叫做调幅，也叫做幅度键控，记为ASK。 下面讨论六点问题： 模拟调制方法的调幅器 数字键控方法的调幅器 调幅信号产生的原理图 ASK信号频域分布特点 折叠干扰及其消除方法 幅度键控信号的解调 本节内容： 模拟调制方法的调幅器 模拟调制方法的调幅器方框图 一般表达式： 基带数字信号 高频载波 数字键控方法的调幅器 由基带数字信号控制一 开关电路。当“1”码时开 关闭合，高频载波输出。 当“0”码时开关断开，无 高频载波输出。 幅度键控信号波形 数字键控调幅器框图 调幅信号产生的原理图 （a）图中两个二极管的导通与截止受基带信号控制。 （b）图中三极管的导通与截止受基带信号控制。 ASK信号的频域分布特点 从频域上看，幅度调制的作用是将基带信号频谱移到以载频ωc为中心的频带内。调幅之后将产生上、下两个边带，每一个边带都是基带频谱的线性搬移 ，这种调制叫做线性调制 。带宽BW＝2fs 频谱结构特点 折叠干扰及其消除方法 由于调制时载波频率fc选择偏低导致 调幅后的ASK信号频谱的下边带中 出现“反转”的频率分量。由于“反转” 的频率是由“负频率”以零频率为中心 “反射(或折叠)而产生的，因而叫做 零频率反射干扰或折叠干扰。