第六章正弦载波数字调制系统6.1引言模拟调制与数字调制原理基本类同；不同：模拟调制是对载波的信号的参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续地进行估值；数字调制用载波信号的某些离散状态表征所传送的信息，在接收端只要对载波信号的离散参量进行检测。因此数字调制信号也称为键控信号。m(t)为NRZ或BNRZ码，来自数字信源，也可来自PCM、△M、加密器、或信源编码器。发滤波器、收滤器的作用同数字基带系统。本章研究各种调制解调方式的原理（以二进制为主）；系统的抗噪声性能指标；将数字基带系统的有关结论应用到数字调制系统。调制信号为二进制数字信号时的调制方式统称为二进制数字调制，这类调制中，载波的某个参数（如幅度、频率或相位）只有2种变化状态。常见二进制数字调制方式：二进制振幅键控(2ASK)，二进制频移键控(2FSK)，二进制相移键控(2PSK)。要求掌握：时域表达式、波形图；频域表达式、频谱图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数学描述；抗高斯白噪声的性能。6.2二进制数字调制原理一般，调制信号为具有一定波形的二进制脉冲序列，可表示为二进制幅度键控信号的一般时域表达式为2、2ASK产生3、2ASK频谱式中，Ps(f)为m(t)的功率密度。OOK信号的功率谱示意图由于基带信号为矩形波，其频谱宽度理论上为无穷大，以载波ωc为中心频率，在功率谱密度的第一对过零点之间集中了信号的主要功率，因此,通常取第一对过零点的带宽作为传输带宽，称之为谱零点带宽。为了限制频带宽度，可以采用带限信号作为基带信号。图给出基带信号为升余弦滚降信号时，2ASK信号的功率谱密度示意图。4、2ASK解调（1）包络检波（2）相干解调6.2.22FSK（二进制移频键控）FSK波形ω1=2πf1，ω2=2πf2，是an的反码,和an可表示为最简单也是最常用情况，g(t)为单个矩形脉冲。2FSK信号的波形如图（a）所示，该波形可分解为图（b）和图（c）所示的波形。定义调制指数（或频移指数）h为2、2FSK产生3、2FSK频谱二进制移频键控已调信号可以看成是两个不同载频的幅度键控已调信号之和，由此可求得它的功率谱密度。式中是m(t)的功率谱，是的功率谱。图为h＝0.5、h=0.7、h=1.5时2FSK信号的功率谱示意图。功率谱以fc为中心对称分布。在Δf较小时功率谱为单峰。随着Δf的增大，f1和f2之间的距离增大，功率谱出现了双峰，这时的频带宽度可近似表示为B2FSK≈2BB+|f2-f1|式中,BB为基带信号的带宽。4、2FSK调制器FSK信号中，当载波频率发生变化时，一般来说载波的相位变化是不连续的。这种信号称为相位不连续的FSK信号。相位不连续的FSK信号通常用频率选择法产生，方框图如图所示。两个独立的振荡器作为两个频率的载波发生器，它们受控于输入的二进制信号。二进制信号通过两个门电路（选通开关）控制其中一个载波信号通过。5、2FSK解调二进制频移键控信号的解调方法很多，常采用非相干检测法（包络检测法）和相干检测法（同步检波法），还有过零检测法、差分检波法等。FSK信号可以看作是用两个频率源交替传输得到的，所以FSK接收机由两个并联的ASK接收机组成。(1)包络检波用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为f1及f2的高频脉冲，经包络检测后分别取出它们的包络。条件：判决准则：2FSK信号包络检波方框图及波形图（2）相干解调判决准则同（1）图2FSK信号过零检测法判决准则：6.2.32PSK（BPSK）（二进制移相键控，绝对调相）1、2PSK时域表达式an=当数字信号的传输速率Rs=1/Ts与载波频率间有整数倍关系时，2PSK信号的典型波形如图所示。2、2PSK产生3、2PSK功率谱及带宽4、2PSK信号的解调由于PSK信号的功率谱中无载波分量，因此必须采用相干解调的方式。只有对PSK信号进行非线性变换，才能产生载波分量。常用的载波恢复电路有两种，一种是图（a）所示的平方环电路，另一种是图（b）所示的科斯塔斯（Costas）环电路。这两种锁相环中，设压控振荡器VCO输出载波与调制载波之间的相位差为Δφ。平方环提取相干载波Δφ=nπ（n为任意整数）时，VCO处于稳定状态，故÷2电路会有“1”和“0”两个不同的初始状态，其输出信号有0、π两个不同相位的信号。用其它方法提取相干载波时也会出现上述现象，此为相干载波相位模糊现象。由于有两种相干载波，使解调输出现两种可能，即m(t)或。采用差分相移键控DPSK克服相位模糊，故工程上不用2PSK。6.2.42DPSK信号（差分相移键控，相对调相）例数字信息：110100111