第 5 章 角度调制与解调电路
5.4 数字调制与解调电路
5.4.1 数字信号的再生
5.4.2 数字调相与解调电路
5.4.3 数字调频与解调电路
5.4 数字调制与解调电路
数字调制具有抗干扰能力强, 可以同时传输语言, 图
像和数据等综合信息以及保密性高的特点 。 数字调制的调
制信号是数字信号 。
由于数字信号的特点 —— 时间和取值的离散性, 使受
控参数离散化, 数字调制又称为键控 。
振幅键控 —— ASK(Amplitude-Shift Keying)。
频移键控 —— FSK(Frequency-Shift Keying)。
相移键控 —— PSK(Phase-Shift Keying)。
不同的键控具有不同的性能特点, 实现难度也不一样 。
5.4.1 数字信号的再生
在数字调制的传输系统中,
尽管解调信号存在失真或干扰,
但只要取样判决电路能正确判
断每个数码所代表的是 1 还是 0，
就可以不失真地重现原数字信
号 。
参看图 5-4-1,传输系统的
瞬变过程会使解调后的波形在
相邻码之间重叠, 从而导致电
路误判 。 为避免误判, 就要使
系统在下一码元取样时, 前一
码元的波形衰减到零 。
5.4.2 数字调相与解调电路
一、二相移相键控
二相移相键控 (BPSK)，码元为 1，已调载波与未调载
波相位相同，码元为 0，已调载波与未调载波相位相反。
1,调制信号的产生及波形
数字信号 m(t)
? ??
k
k kTtgatm )()( s
码元为 1,ak ? 1。
码元为 0,ak ? ?1(或 0)。
g(t) 为 码元的波形,TS 为码元的宽度。
参看图 5-4-2。
设载波信号
vc(t) = Vcmsin?ct
二相移相键控信号
tkTtgaVttmVtv
k
k cScmccmO s i n)(s i n)()( ?? ? ???
2,调制电路框图
调制电路框图如 图 5-4-3 所示 。
3,解调电路框图
解调电路框图如 图 5-4-4 所示 。
4,本地载波信号初相的不
确定性
恢复的本地载波的初相可
能为 0(或 ?),这种不确定会造
成解调信号的不确定 。
解调不确定的波形示意图
如 图 5-4-5 所示 。
二, 二相差分移项键控
(BDPSK)
1,调制信号的产生及波形
以相邻的前一码元的载波相位为基准。
码元为 1，载波相位同基准。
码元为 0，载波相位与基准差 ?。
二相差分移相键控信号波形如 图 5-4-6 所示。
2,调制电路框图
二进制码 差分 码
双边带调制
B D P S K
二进制码 差分 码 由同或门与延时电路实现
由 同或 门与延时电路实现
BDPSK 信号产生电路, 如图 5-4-7 所示 。
3,解调电路框图
解调电路框图 如图 5-
4-8 所示 。
三, 四相调制 (QPSK)
将二元码每两个一组, 共有 00,01,10,11 四种组合 。
与相位的对应关系如图 5-4-9 所示 。
表 5-4-1
m( t ) 11 01 00 10
mI( t ) 和 mQ( t ) (i ? 1) (i ? 2) (i ? 3) (i ? 4)
mI( t )= cos[(i ? 1)?/2 + ?/2]
mQ( t )= sin[(i ? 1)?/2 + ?/2]
2
1?
2
1?
2
1?
2
1?
2
1?
2
1?
2
1?
2
1?
后一种相位关系, 对应的 QPSK 信号
sin(?ct ? ?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
用三角函数展开
ti
ti
it
c
c
c
c o s]4/2/)1s i n [ (
s i n]4/2/)1c o s [ (
]4/2/)1(s i n [
?
?
?
?????
?????
?????
调制电路如图 5-4-10
所示 。
解调电路如图 5-4-11 所示 。
与 BPSK 相比, 在相同的频谱宽度时, 码速可提高一
倍 。
5.4.3 数字调频与解调电路
频移键控 (FSK)是用不同频率的载波传送数字信号 。
一般将数字信号加到调频振荡器上, 产生相位连续的移频
键控信号 。
移频键控信号 vo(t)
]d)(c o s [)(
0fcmo
ttmktVtv t??? ?
相干解调电路如图 5-4-12 所示 。
滤波法非相干解调电路组成的方框图如图 5-4-13 所示。
若输入信号
v(t) ? Vrmcos(?c ? ?d) t
上边积分器输出
Sdc0
2
2d)(cos
s TAttAT ??? ??
下边积分器输出
Sd
d
d0dcdc0 2s i n4d2c o s2d)c o s ()(c o s
ss TAttAtttA TT ?
?
????? ???? ??
当 2?dTS ? 2n? 时, 积分为零 。
判输入为 1,否则为 0。
5.4 数字调制与解调电路
5.4.1 数字信号的再生
5.4.2 数字调相与解调电路
5.4.3 数字调频与解调电路
5.4 数字调制与解调电路
数字调制具有抗干扰能力强, 可以同时传输语言, 图
像和数据等综合信息以及保密性高的特点 。 数字调制的调
制信号是数字信号 。
由于数字信号的特点 —— 时间和取值的离散性, 使受
控参数离散化, 数字调制又称为键控 。
振幅键控 —— ASK(Amplitude-Shift Keying)。
频移键控 —— FSK(Frequency-Shift Keying)。
相移键控 —— PSK(Phase-Shift Keying)。
不同的键控具有不同的性能特点, 实现难度也不一样 。
5.4.1 数字信号的再生
在数字调制的传输系统中,
尽管解调信号存在失真或干扰,
但只要取样判决电路能正确判
断每个数码所代表的是 1 还是 0，
就可以不失真地重现原数字信
号 。
参看图 5-4-1,传输系统的
瞬变过程会使解调后的波形在
相邻码之间重叠, 从而导致电
路误判 。 为避免误判, 就要使
系统在下一码元取样时, 前一
码元的波形衰减到零 。
5.4.2 数字调相与解调电路
一、二相移相键控
二相移相键控 (BPSK)，码元为 1，已调载波与未调载
波相位相同，码元为 0，已调载波与未调载波相位相反。
1,调制信号的产生及波形
数字信号 m(t)
? ??
k
k kTtgatm )()( s
码元为 1,ak ? 1。
码元为 0,ak ? ?1(或 0)。
g(t) 为 码元的波形,TS 为码元的宽度。
参看图 5-4-2。
设载波信号
vc(t) = Vcmsin?ct
二相移相键控信号
tkTtgaVttmVtv
k
k cScmccmO s i n)(s i n)()( ?? ? ???
2,调制电路框图
调制电路框图如 图 5-4-3 所示 。
3,解调电路框图
解调电路框图如 图 5-4-4 所示 。
4,本地载波信号初相的不
确定性
恢复的本地载波的初相可
能为 0(或 ?),这种不确定会造
成解调信号的不确定 。
解调不确定的波形示意图
如 图 5-4-5 所示 。
二, 二相差分移项键控
(BDPSK)
1,调制信号的产生及波形
以相邻的前一码元的载波相位为基准。
码元为 1，载波相位同基准。
码元为 0，载波相位与基准差 ?。
二相差分移相键控信号波形如 图 5-4-6 所示。
2,调制电路框图
二进制码 差分 码
双边带调制
B D P S K
二进制码 差分 码 由同或门与延时电路实现
由 同或 门与延时电路实现
BDPSK 信号产生电路, 如图 5-4-7 所示 。
3,解调电路框图
解调电路框图 如图 5-
4-8 所示 。
三, 四相调制 (QPSK)
将二元码每两个一组, 共有 00,01,10,11 四种组合 。
与相位的对应关系如图 5-4-9 所示 。
表 5-4-1
m( t ) 11 01 00 10
mI( t ) 和 mQ( t ) (i ? 1) (i ? 2) (i ? 3) (i ? 4)
mI( t )= cos[(i ? 1)?/2 + ?/2]
mQ( t )= sin[(i ? 1)?/2 + ?/2]
2
1?
2
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2
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2
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后一种相位关系, 对应的 QPSK 信号
sin(?ct ? ?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
sin(?ct ? 3?/4)
用三角函数展开
ti
ti
it
c
c
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c o s]4/2/)1s i n [ (
s i n]4/2/)1c o s [ (
]4/2/)1(s i n [
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?????
?????
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调制电路如图 5-4-10
所示 。
解调电路如图 5-4-11 所示 。
与 BPSK 相比, 在相同的频谱宽度时, 码速可提高一
倍 。
5.4.3 数字调频与解调电路
频移键控 (FSK)是用不同频率的载波传送数字信号 。
一般将数字信号加到调频振荡器上, 产生相位连续的移频
键控信号 。
移频键控信号 vo(t)
]d)(c o s [)(
0fcmo
ttmktVtv t??? ?
相干解调电路如图 5-4-12 所示 。
滤波法非相干解调电路组成的方框图如图 5-4-13 所示。
若输入信号
v(t) ? Vrmcos(?c ? ?d) t
上边积分器输出
Sdc0
2
2d)(cos
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下边积分器输出
Sd
d
d0dcdc0 2s i n4d2c o s2d)c o s ()(c o s
ss TAttAtttA TT ?
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当 2?dTS ? 2n? 时, 积分为零 。
判输入为 1,否则为 0。
