第5章 频带传输及调制技术,5.2 二进制频率键控调制（2FSK） 5.2.1 2FSK信号的产生 5.2.2 2FSK信号的解调 5.2.3 2FSK所需带宽 5.3 数字相位调制 5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK） 5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）,5.2 二进制频率键控调制（2FSK）,5.2.1 2FSK信号的产生 5.2.2 2FSK信号的解调 5.2.3 2FSK所需带宽,5.2.1 2FSK信号的产生,用数字基带信号去控制正弦载波的频率，使载波信号的频率随基带信号的变化而变化，而载波振幅保持不变调制方法：直接法和间接法1.直接法,直接调频法是产生2FSK信号最简单的一种方法，它用数字基带信号直接控制振荡电路的参数（L或C的值）变化以达到改变频率的目的 直接调制数学表达式：,,式中：A为载波振幅， ω0是未调载波频率 θ0为载波初相位 为频率偏移,,,,,,基带信号为,,,,,,,当an=1时，VD1、VD2截止，振荡频率由L和C决定；,,,,当an=1时，等效电路；,,,,当an=0时，VD1、VD2导通，频率由L、C、C1决定。
波形图,,2. 频率选择法,原理：用基带信号去控制开关电路的变换以达到输出频率变化的目的适用于数字电路 实现电路波形图,,,数学表达式,,,,,,频率选择法：原理图如下：,频率选择法是用数字矩形脉冲（基带信号）控制电子开关在两个振荡器进行转换从而输出不同频率的信号的方法5.2.2 2AFK信号的解调,1. 相干解调2.非相干解调,1.相干解调法,相干解调法,,,（1）先S（t)用两个中心频率分别为1和2的带通滤波器把代表“1”和“0”的振荡分离出来，形成两个不同频率的2ASK信号2）再通过同步检波器，经抽样判决电路比较两路输出、的大小，最终决定输出是1还是0若x’(t)＜y'(t)，输出0； x’(t) ＞y'(t)，输出12.非相干解调,抗干扰性不强，但无需本地相干载波，实现起来比较容易分路滤波解调法：用多路检波器代替 √鉴频器法过零检测法 √差分检测法最佳非相干解调法 √,,V1(t),V2(t),两个中心频率分别为f1和f2的窄带滤波器的作用是取出频率为f1或f2的高频信号,(1) 分路滤波解调法,包络检波器将各自的包络取出至抽样判决器，,当v1>V2时,为f1当v1
动态滤波器）,动态滤波器，当输入信号频率与某一路滤波器频率相同时，在码元终止时刻，该路滤波器的输出信号包络将达到最大值，而另一路滤波器的输出信号包络为零3) 鉴频器法(不讲),鉴频器的作用就是把输入信号的频率变化变换成输出电压瞬时幅度的变化，即鉴频器输出电压的瞬时幅度与输入已调波的瞬时频率偏移成正比鉴频器可由一个带微分器的包络检波器组成参看补充教材P90）,,,(4) 过零检测法,过零检测法是根据2FSK信号的过零点数随载频不同而变化，通过检测2FSK信号的过零点数目来实现解调的方法5.2.3 2FSK所需带宽,可以把他们当成同时存在的两个频率来研究此时可以把FSK的频谱当成中心频率分别为fc0和fc1的两个ASK频谱的组合FSK所要求的带宽等于信号波特率加上频移值（两个载波频率的差值），即BW=（fc1-fc0）+Nbaud 式中，fc1—较高的载波频率，fc0—较低的载波频率Nbaud—波特率FSK中波特率和带宽的关系如图5.15所示例5.2 一相位不连续的2FSK信号，发“1”码时信号为Acos(2 000πt+θ1)，发“0”码时信号为Acos(8 000 t+θ2)，码元速率为600 Baud，则系统的频带宽度为多少？传输模式为全双工方式。
解：根据正弦波角频率与频率之间的关系，ω=2πf,所以两个信号的频率分别为1000Hz和4000Hz而波特率等于比特速率（即码元速率），所以波特率为600波特根据公式(5.24)可知系统的带宽为BW=（ fc1- fc0）+Nbaud=（4000-1000）+600=3600Hz由于系统采用的是全双工模式，所以，传输介质的带宽应为7200Hz5.3 数字相位调制,用数字基带信号去控制正弦载波的相位，使载波信号的相位随基带信号的变化而变化，分为： 绝对相位调制(PSK,Phase shift keying)相对相位调制(D PSK,Differetial Phase shift keying),5.3 数字相位调制,5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK） 5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）,5.3.1 二相绝对移相调制（2PSK）,二进制/二相绝对移相调制，用载波相位的不同值表示不同的数字信号，如0相位表示1，π相位表示0，它们相位差为π ，固定参考相位为0o所以称为绝对移相. 1. 2PSK信号 2. 2PSK信号的产生 3. 2PSK信号的解调 4.PSK所需带宽,,1. 2PSK信号,1. 2PSK信号波形图矢量图： 参考相位 π 0,,,表达式,2PSK信号,,2PSK信号的产生：调相法：相位选择法：,2. 2PSK信号的产生,正极性时载波相位不变，负极性时载波相位相反,2PSK信号的产生,2PSK信号的解调：相干解调法：,3. 2PSK信号的解调,cos(w0t),1,1,0,1,0,0,1,0,cos(w0t),相干解调法缺点：相位模糊。
2PSK信号的解调关键是要产生相干载波，由于产生相干载波的相位具有不确定性(由载波提取电路本身引起的），即可能出现0或Π两种相位状态（当本地载波与发端载波同频反相时，相干解调会将“1”判成“0”， “0”判成“1”） ，导致被接受的信号有可能检测出极性完全相反的两种基带脉冲序列相对相移键控,3. 2PSK信号的解调,2PSK信号的解调(a) 方框图；(b)反向工作波形图； (c)正常工作波形图,BPT,LPT,4. PSK所需带宽,PSK所需最小带宽的计算与ASK所需最小带宽的计算的原理相同，PSK所需带宽的图形与图5.5相同但是，正如我们所了解的，在PSK调制传输系统中的最大比特率要比ASK大得多因此，尽管在相同的带宽下ASK与PSK的最大波特率相同，但PSK的比特率却可以是ASK的两倍或更多例5．3 设某传输系统的带宽为4000Hz，分别求出2PSK、4PSK和8PSK的波特率和比特率设数据采用半双工传送方式解：在2PSK系统中，其波特率就等于系统的带宽，因此可知，2PSK的波特率为4000它的比特率也为4000bps在4PSK和8PSK系统中，他们的波特率不变，均为4000，但比特率却是2PSK的2倍和3倍，分别为8000bps和12 000bps.,5.3.2 二相相对移相调制（2DPSK）,二相相对移相调制，参考相位是前一个相邻码元的相位，不再是固定的载波0相位. 1.2DPSK信号产生 2.2DPSK信号解调,1. 2DPSK信号产生,既差分码：用比特开始时刻电平的跳变来表示“1”,每个脉冲只决定于它所代表的码元的值，前后脉冲之间互不相关。
信号波形：,2DPSK信号调制过程波形图,绝对码,相对码,载波,DPSK信号,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,0,1,1,0,0,1,0,,0,,,,,,,,,,,,,,,,解调极性比较法,相位比较法（差分相干解调法） ：直接进行前后码元的相位比较y1(t),y2(t),z(t),x(t),2. 2DPSK信号解调,相对码,绝对码,a,n,,,,,t,2,DPSK,信号,y,1,(,t,),,,,,,,,t,y,2,(,t,),,,,,,,t,z,(,t,),,,,,,,t,x,(,t,),,,t,,,,,,抽样脉冲,a,n,,,′,,,,,,,,,波形图,,,,,,,,,,,,本 章 小 结,· 信号经调制后再传输的方式称为频带传输在数据通信中采用的是数字调制，实现数字调制的方法有幅度调制、频率调制、相位调制等幅度调制利用数字基带信号控制载波的幅度来传送信息常用的幅度调制方式有二进制振幅键控调制（2ASK）、多进制振幅键控调制（MASK）、双边带抑制载波调制（DSBSC）及正交幅度调制（QAM）等对于幅度调制信号的解调方法有两种，即相干解调和非相干解调。
频率调制利用数字基带信号控制载波的频率来传递信息常用的频率调制方式有二进制频移键控调制（2FSK）、多进制频移键控调制（MFSK）及最小频移键控（MSK）等对于频率调制信号的解调方法分为相干解调和非相干解调两类非相干解调又包含最佳非相干解调法、分路滤波法、鉴频器法、过零检测法及差分检波法等多种方法相位调制利用数字基带信号控制载波的相位变化来传递信息常用的相位调制方式有绝对移相的相移键控（PSK）和相对移相的相移键控（DPSK）对于PSK信号采用相干解调方法，而DPSK信号的解调方法有极性比较法和相位比较法两种为了获得较好的频带利用率和功率利用率，可采用幅度相位混合调制（APK）方式，即对载波的振幅和相位同时进行数字调制的方式，适用于高效率的通信方式中.,,例1：设发送数字信息为10110010，试分别画出2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK波形示意图数据和信号的分类,数据分类模拟数据，例如声音曲线数字数据，例如整数序列，二进制序列信号分类模拟信号数字信号,数据发送方式分类,模拟数据用模拟信号发送 – 频谱变换例如模拟数字数据用数字信号发送 - 编码(近距离通信才用，远距离使用其它三种方式)模拟数据用数字信号发送 - 采样例如IP数字数据用模拟信号发送 - 调制例如拨号,模拟数据 - 模拟信号,模拟数据频谱,模拟信号频谱,载波频率,,数字数据 - 数字信号,二进制编码不归零制编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码,,模拟数据 - 数字信号,,采样,编码,模拟数据,数字信号,,,,,,,,时间量化,幅值量化,采样间隔Ts 2 fc,,,,数字信道,解码,恢复,模拟数据,数字信号,数字信号,模拟数据,,数字数据 - 模拟信号,载波f(t) = Am Cos(Wmt + m)调制方法调幅，用两个幅度不同的载波信号表示二进制(ASK）调频，用两个频率不同的载波信号表示二进制(FSK)调相，用两个相位不同的载波信号表示二进制(PSK),数字数据,,。