通信原理課設(shè)關(guān)于各種調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

1、1 引言 (12 SystemView軟件介紹 (23 模擬調(diào)制方式設(shè)計 (33.1 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (33.1.1 AM調(diào)制解調(diào)原理 (33.1.2 AM調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形 (43.2 DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (53.2.1 DSB調(diào)制解調(diào)原理 (53.2.2 DSB調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形 (63.3 SSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (73.3.1 SSB調(diào)制解調(diào)原理 (73.3.2 DSB調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形 (83.4 三種幅度調(diào)制系統(tǒng)的比較 (104 數(shù)字調(diào)制方式設(shè)計 (114.1 2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (114.1.1 2ASK調(diào)制解調(diào)原理 (114.1.2 2ASK調(diào)制解調(diào)

2、仿真電路及波形 (124.2 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (144.2.1 2FSK調(diào)制解調(diào)原理 (144.2.2 2FSK調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形 (144.3 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 (164.3.1 2PSK調(diào)制解調(diào)原理 (164.3.2 2PSK調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形 (174.4 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能的比較 (185 抽樣定理、增量調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計 (205.1 抽樣定理系統(tǒng)設(shè)計 (205.1.1 抽樣定理 (205.1.2 抽樣定理系統(tǒng)仿真電路及波形 (205.2 增量調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計 (225.2.1 增量調(diào)制原理 (225.2.2 增量調(diào)制系統(tǒng)仿真電路及波形 (226 總結(jié) (24參考文獻

3、(25在通信系統(tǒng)中,從消息變換過來的原始信號所占的有效頻帶往往具有頻率較低的頻譜分量(例如語音信號,如果將這種信號直接在信道中進行傳輸,則會嚴重影響信息傳送有效性和可靠性,因此這種信號在許多信道中均是不適宜直接進行傳輸?shù)?。在通信系統(tǒng)發(fā)射端通常需要有調(diào)制過程,將調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上,使之轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號;而在接收端則需要有解調(diào)過程,以恢復(fù)原來有用的信號。調(diào)制解調(diào)方式常常決定了一個通信系統(tǒng)的性能。隨著數(shù)字化波形測量技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,可以使用數(shù)字化方法實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)過程。SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件,主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿

4、真、能滿足從信號處理、濾波器設(shè)計,到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SystemView 借助大家熟悉的Windows窗口環(huán)境,以模塊化和交互式的界面,為用戶提供一個嵌入式的分析引擎。SystemView仿真系統(tǒng)的主要特點有:能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng);能快速方便地進行動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計與仿真;在本文中可以方便地加入SystemView的結(jié)果;完備的濾波和線性設(shè)計;先進的信號分析和數(shù)據(jù)處理;完善的自我診斷功能等。SystemView由兩個窗口組成,分別是系統(tǒng)設(shè)計窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計窗口,包括標題欄、菜單欄、工具條、滾動條、提示欄、圖符庫和設(shè)計工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計、搭建等基本操作,都是在設(shè)計窗口內(nèi)完成。分析窗口

5、包括標題欄、菜單欄、工具條、流動條、活動圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標信息和指示分析的進度;活動圖形窗口顯示輸出的各種圖形,如波形等。分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的基本工具,在窗口界面中,有多種選項可以增強顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計算器,利用這個工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù),并對其進行分析、處理、比較,或進一步的組合運算。例如信號的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。2 SystemView軟件介紹SystemView是美國ELANIX公司推出的,基于Windows環(huán)境下運行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化

6、軟件工具。SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件,主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真、能滿足從信號處理、濾波器設(shè)計,到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SystemView借助大家熟悉的Windows窗口環(huán)境,以模塊化和交互式的界面,為用戶提供一個嵌入式的分析引擎。SystemView由兩個窗口組成,分別是系統(tǒng)設(shè)計窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計窗口,包括標題欄、菜單欄、工具條、滾動條、提示欄、圖符庫和設(shè)計工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計、搭建等基本操作,都是在設(shè)計窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標題欄、菜單欄、工具條、流動條、活動圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標信息和指示分析的進度;活動圖形窗

7、口顯示輸出的各種圖形,如波形等。分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的基本工具,在窗口界面中,有多種選項可以增強顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計算器,利用這個工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù),并對其進行分析、處理、比較,或進一步的組合運算。例如信號的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。用戶在進行系統(tǒng)設(shè)計時,只需從System View配置的圖標庫中調(diào)出有關(guān)圖標并進行參數(shù)設(shè)置,完成圖標間的連線,然后運行仿真操作,最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。SystemView的庫資源十分豐富,包括含若干圖標的基本庫(Main Libra

8、ry及專業(yè)庫(Optional Library,基本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器,各種函數(shù)運算器等;專業(yè)庫有通訊(Communication、邏輯(Logic、數(shù)字信號處理(DSP、射頻/模擬(RF/Analog等。它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和方案論證,尤其適合于無線電話、無繩電話、尋呼機、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng);并可進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析,及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路(混合器、放大器、RLC電路、運放電路等進行理論分析和失真分析。3 模擬調(diào)制方式設(shè)計大多數(shù)待傳輸?shù)男盘柧哂休^低的頻率成分。稱之為基帶信號,如果將基帶信號直接傳輸,稱為基帶傳輸,但

9、是,很多信道不適宜進行基帶信號的傳輸,或者說,如果基帶信號在其中傳輸,會產(chǎn)生很大的衰減和失真。因此,需要將基帶信號進行調(diào)制,變換為適合信道傳輸?shù)男问?調(diào)制是讓基帶信號m (t 去控制載波的某個(或某些參數(shù),是該參數(shù)按照信號m (t 的規(guī)律變化的過程。載波可以是正弦波,也可以是脈沖序列,以正弦信號作為載波的調(diào)制稱連續(xù)波(CW 調(diào)制。連續(xù)波調(diào)制分為幅度調(diào)制,頻率調(diào)制和相位調(diào)制。幅度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅,使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程 ,常分為標準調(diào)幅(AM 、抑制載波雙邊帶調(diào)制(DSB 、單邊帶調(diào)制(SSB 和殘留邊帶調(diào)制(VSB 等。3.1 AM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計3.1.1 AM

10、 調(diào)制解調(diào)原理假設(shè)調(diào)制信號(t m 的平均值為0,將其疊加一個直流分量0A 后與載波(假定載波的初始相位為0相乘,即可形成調(diào)幅信號。其時域表達式為:式中:0A 為外加的直流分量;(t m 可以是確知信號,也可以是隨機信號。 AM 調(diào)制解調(diào)原理圖模型如圖3-1、圖3-2所示:圖3-1 AM 調(diào)制模型圖3-2 AM 解調(diào)模型 0A t c cos (t S AM 乘法器 加法器 (t m t c cos (t m 低通濾波器 乘法器(t m (t S AM (tt m t A t t m A S c c c AM cos cos cos 00+=+=要使輸出已調(diào)信號的幅度與輸入調(diào)制信號m(t呈線性

11、對應(yīng)關(guān)系,應(yīng)滿足max 0|(|t m A ,否則會出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象。3.1.2 AM 調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形AM 調(diào)制解調(diào)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖3-3所示: 主要參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V ,頻率:500Hz ;(2載波信號幅值:2V ,頻率:4000Hz ;(3信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲,幅值為0.5V ;(4增益為4。解調(diào)用的是相干解調(diào)法。 圖3-3 AM 調(diào)制解調(diào)仿真圖AM 調(diào)制解調(diào)波形如圖3-4到圖3-7所示: 圖3-4 AM 基帶信號波形 圖3-5 AM 載波信號波形 圖3-6 AM 調(diào)制信號波形 圖3-7 AM 解調(diào)信號波形3.2 DSB 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計3

12、.2.1 DSB 調(diào)制解調(diào)原理在標準調(diào)幅時,由于已調(diào)波中不攜帶信息的載波分量,故調(diào)制效率較低,為了提高調(diào)制效率,在標準調(diào)幅的基礎(chǔ)上抑制載波分量,使總功率全部包含在雙邊帶中。這種調(diào)制方式稱為抑制載波雙邊帶調(diào)制,簡稱雙邊帶調(diào)制(DSB 。DSB 時域表達式為:(tt m t s c m cos (=DSB 調(diào)制解調(diào)模型如圖3-8所示:圖3-8 DSB 調(diào)制解調(diào)模型3.2.2 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形DSB 調(diào)制解調(diào)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖3-9所示。 主要參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V ,頻率:500Hz ; (2載波信號幅值:2V ,頻率:10KHz ; (3信道內(nèi)加入

13、的是高斯白噪聲,幅值為0.5V 。 圖3-9 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真圖DSB 調(diào)制解調(diào)波形如圖3-10到圖3-13所示: 圖3-10 DSB 基帶信號波形低通濾波器t c cos tc cos (t m 乘法器乘法器(t m 圖3-11 DSB 載波信號波形 圖3-12 DSB 調(diào)制信號波形 圖3-13 DSB解調(diào)信號波形DSB調(diào)制為線性調(diào)制的一種,由以上各圖可以看出,在波形上,已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化;用相干解調(diào)法解調(diào)出的信號與基帶信號基本一致只是在時域上有一定的延時,但也實現(xiàn)了無失真?zhèn)鬏敗?.3 SSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計3.3.1 SSB調(diào)制解調(diào)原理雙邊帶已調(diào)信號包含有兩個邊

14、帶,即上、下邊帶。由于這兩個邊帶包含的信息相同,因而,從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤],傳輸一個邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制,就是只產(chǎn)生一個邊帶的調(diào)制方式。(t S SSB tc cos 移相90-加法器乘法器移相90-乘法t上邊帶時域表達式為: 下邊帶時域表達式為:產(chǎn)生SSB 信號的方法有濾波法和相移法,這里主要介紹相移法。 相移法原理框圖如圖3-14所示: 圖3-14 SSB 相移法原理框圖3.3.2 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形SSB 調(diào)制解調(diào)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖3-14所示。 主要參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V ,頻率:500Hz ; (2載波信號幅值:2V ,頻率:40

15、00Hz ; (3信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲,幅值為0.5V 。圖3-14 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真圖(t t mt t m t s c c U SB sin 5.0cos 5.0-=(t t mt t m t s c c L SB sin 5.0cos 5.0+=SSB調(diào)制解調(diào)波形如圖3-15到圖3-19所示: 圖3-15 SSB基帶信號波形 圖3-16 SSB 載波信號波形 圖3-17 SSB 上邊帶信號波形 圖3-18 SSB 下邊帶信號波形 圖3-19 SSB解調(diào)信號波形SSB調(diào)制是線性調(diào)制的一種,由以上各圖看出,在波形上,已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化;解調(diào)信號與原信號基本相同

16、,實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敗?.4 三種幅度調(diào)制系統(tǒng)的比較m的帶假設(shè)所有系統(tǒng)在接收機輸入端具有相等的輸入信號功率,基帶信號(tm為正弦波信號。寬均為m f。假設(shè)(t由以上各調(diào)制波形及解調(diào)波形可以看出,DSB調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能最好。最差的是AM調(diào)制系統(tǒng)。SSB的帶寬最窄,和基帶信號的帶寬一致,即其頻帶利用率最高,而AM和DSB調(diào)制系統(tǒng)的帶寬都是基帶信號帶寬的2倍。AM調(diào)制的優(yōu)點是設(shè)備簡單;缺點是功率利用率低,抗干擾能力差。AM制式主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。DSB調(diào)制的優(yōu)點是功率利用率高,且?guī)捙cAM相同,但接受要求同步解調(diào),設(shè)備較復(fù)雜。應(yīng)用較少,一般只用于點對點的專用通信。SSB調(diào)制的優(yōu)點是功率利用

17、率和頻帶利用率都較高,抗干擾能力優(yōu)于AM,而帶寬只有AM的一半;缺點是發(fā)送和接受設(shè)備都很復(fù)雜。鑒于這些特點,SSB 長用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。4 數(shù)字調(diào)制方式設(shè)計數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法:一是利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制。二是利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波,從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法。對載波的幅度進行鍵控得到振幅鍵控(ASK 信號;對載波的頻率進行鍵控得到頻移鍵控(FSK信號;對載波的相位進行鍵控得到相移鍵控(PSK信號。4.1 2ASK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計4.1.1 2ASK 調(diào)制解調(diào)原理振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息的,而其頻率和初始相位保持不限,在

18、2ASK 中,載波的幅度只有兩種變化狀態(tài),分別對應(yīng)二進制的信息“0”和“1” 。一種最常見的二進制振幅鍵控方式為通-斷鍵控(OOK 其表達式為:2ASK 的產(chǎn)生方法有兩種,一為模擬調(diào)制法,另一種為鍵控法。這里采用的是模擬調(diào)制法。模擬調(diào)制法原理框圖如圖4-1所示:圖4-1 模擬調(diào)制原理框圖2ASK 基本解調(diào)有兩種方法:相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)也叫同步檢測法,非相干解調(diào)通常用包絡(luò)檢波法。其各有優(yōu)點,在信噪比小時,包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢,因為其檢波設(shè)備簡單,性價比高,而在信噪比相對較大時,相干解調(diào)具有優(yōu)勢,因為這種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。這里采用的是非相干解調(diào)。二進制數(shù)據(jù)乘法器2FSK 輸出載

19、波1 cos 0 0(”時發(fā)送“以概率”時發(fā)送“以概率P t A P O O K c t e =非相干解調(diào)原理框圖如圖4-2所示:圖4-2 非相干解調(diào)原理框圖4.1.2 2ASK 調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形調(diào)制解調(diào)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖4-3所示。 主要參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V ,頻率:50Hz ; (2載波信號幅值:2V ,頻率:50Hz ; (3信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲,幅值為0.5V 。 調(diào)制用的是模擬調(diào)制法,解調(diào)用的是非相干解調(diào)。 圖4-3 2ASK 調(diào)制解調(diào)仿真圖2ASK 調(diào)制解調(diào)波形如圖4-4到圖4-6所示: 圖4-4 2ASK 基帶信號波形定時脈沖半波或全

20、波整流器器帶通 濾波器輸出輸入低通 濾波器抽樣 判決 圖4-5 2ASK調(diào)制信號波形 圖4-6 2ASK解調(diào)信號波形輸入的基帶信號為二進制單極性偽隨機碼(即PN序列。由以上各圖可以看出2ASK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果,當發(fā)送的基帶的碼元為“1”時有載波進行調(diào)制,為“0”則沒有,相應(yīng)輸出地調(diào)制信號為“0”,因為2ASK是單極性碼;2ASK相干解調(diào)、非相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致,有一點延遲,但在允許范圍內(nèi),實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敗?.2 2FSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計4.2.1 2FSK 調(diào)制解調(diào)原理頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在2FSK 中,載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和

21、f2兩點間變化,其表達式為:2FSK 信號的產(chǎn)生方法有兩種,一種采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn),另一種采用鍵控法來實現(xiàn)。這兩種方法的差異在于:由調(diào)頻法產(chǎn)生的2FSK 信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的,而鍵控法產(chǎn)生的2FSK 信號在相鄰碼元之間的相位不是連續(xù)變化的。這里采用的是鍵控法。圖4-7 鍵控法原理框圖2FSK 解調(diào)方法有兩種,即相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法。另外還有鑒頻法、過零檢測法、查分檢測法。相干解調(diào)法是利用載波與已調(diào)信號進行相乘后濾波輸出得到,在上面的2FSK 中要兩個載波,所以解調(diào)也要兩個載波,分別與已調(diào)信號相乘后利用低通,最后相加即可得到我們的濾波輸出,最后判壓輸出得到解調(diào)信號。非相干

22、解調(diào)也是利用包絡(luò)檢波法檢測得到的。這里采用的是非相干解調(diào)。4.2.2 2FSK 調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形調(diào)制解調(diào)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖4-8所示。 主要參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V ,頻率:50Hz ; (2載波f1信號幅值:2V ,頻率:100Hz ; (2載波f2信號幅值:2V ,頻率:300Hz ; (3信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲,幅值為0.5V 。 調(diào)制采用的是鍵控法,解調(diào)采用的是非相干解調(diào)。cos(11+t A 當發(fā)送“1”時cos(22+t A 當發(fā)送“0”時=(2t e FSK 載波f1載波f2選通開關(guān)輸出 圖4-8 2FSK調(diào)制解調(diào)仿真原理圖2FSK調(diào)制解調(diào)

23、波形如圖4-9到圖4-11所示: 圖4-9 2FSK基帶信號波形 圖4-10 2FSK調(diào)制信號波形 圖4-11 2FSK 解調(diào)信號圖由以上各圖可以看出 2FSK 調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果,當發(fā)送的基帶的碼元為“1”時有100HZ 的載波進行調(diào)制,為“0”則有300HZ 的載波頻率進行調(diào)制;2FSK 相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致,有一點延遲,但在允許范圍內(nèi),可實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敗?.3 2PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計4.3.1 2PSK 調(diào)制解調(diào)原理相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息,而振幅和頻率保持不變。我們通常用0°表示二進制“0”,用表示二進制“1”。其表達式如下:

24、這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為絕對相移方式。2PSK 信號的調(diào)制采用鍵控法,與2ASK 信號的鍵控法相比對基帶信號不同,在2ASK 中基帶信號是單極性的,而在2PSK 中基帶信號是雙極性的。2PSK 的鍵控法原理框圖如圖4-12所示:圖4-12 2PSK 鍵控法原理框圖t A c cos 發(fā)送“0”時=(2t e PSK t A c cos - 發(fā)送“1”時t c cos0180移相開關(guān)電路輸出雙極性基帶信號解調(diào)部分只能用相干解調(diào),不可以用包絡(luò)檢波法等非相干解調(diào)的方法,因為其頻譜和抑制載波雙邊帶的頻譜一樣,因此不能采用包絡(luò)檢波,而不可采用非相干解調(diào)。4.3.2

25、 2PSK調(diào)制解調(diào)仿真電路及波形2PSK調(diào)制解調(diào)在SystemView軟件上的仿真原理圖如圖4-13所示。具體參數(shù):(1調(diào)制信號幅值:2V,頻率:50Hz;(2載波信號幅值:2V,頻率:100Hz;(3信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲,幅值為0.5V。調(diào)制用的是鍵控法,解調(diào)用的是相干解調(diào)。 圖4-13 2PSK調(diào)制解調(diào)仿真圖2PSK調(diào)制解調(diào)波形如圖4-14到圖4-16所示: 圖4-14 2PSK基帶信號圖 圖4-15 2PSK 調(diào)制信號圖 圖4-16 2PSK 解調(diào)信號圖輸入的基帶信號是二進制雙極性偽隨機碼(即PN 序列.由以上各圖可以看出 2PSK 調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果,當發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“1”

26、時有相位為0的載波為其進行調(diào)制,當發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“-1”時有相位為的載波為其進行調(diào)制;2PSK 解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致,有一點延遲,但在允許范圍內(nèi),可實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敗?.4 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能的比較(1頻帶寬度若傳輸?shù)拇a元時間寬度為 S T ,則從頻帶利用率上看,2FSK 系統(tǒng)的頻帶利用率最低。 (2對信道特性變化的敏感性在選擇數(shù)字調(diào)制方式時,還應(yīng)考慮系統(tǒng)對信道特性的變化是否敏感。在2FSK 系統(tǒng)中,判決器是根據(jù)上下兩個支路解調(diào)輸出樣值的大小來作出判決,對信道的sFSK sPSKASK T f f B T B B 2|212222+-=變化不敏感。在2PSK系統(tǒng)中

27、,當發(fā)送符號概率相等時,判決器的最佳判決門限為零,判決門限不隨信道特性的變化而變化。2ASK系統(tǒng),判決器的最佳判決門限為a/2(當P(1=P(0時,它與接收機輸入信號的幅度有關(guān)。當信道特性發(fā)生變化時,接收機輸入信號的幅度將隨著發(fā)生變化,從而導(dǎo)致最佳判決門限也將隨之而變。這時,接收機不容易保持在最佳判決門限狀態(tài),因此,2ASK對信道特性變化敏感,性能最差。5 抽樣定理、增量調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計5.1 抽樣定理系統(tǒng)設(shè)計5.1.1 抽樣定理均勻抽樣定理指出:對一個帶限在(H 0f ,內(nèi)的時間連續(xù)信號(t m ,如果以(H f 2/1的時間間隔對其進行等間隔抽樣,則(t m 將被所得到的抽樣值完全確定。即抽樣

28、速率大于等于信號帶寬的兩倍就可保證不會產(chǎn)生信號的混迭。(H f 2/1是抽樣的最大間隔,也稱為奈奎斯特間隔。當采樣頻率小于奈奎斯特頻率時,在接收端恢復(fù)的信號失真比較大,這是因為存在信號的混疊;當采樣頻率大于或等于奈奎斯特頻率時,在接收端恢復(fù)的信號與原信號基本一致。理論上,理想的抽樣頻率為2倍的奈奎斯特帶寬。信號的采樣與恢復(fù)原理框圖如圖5-1所示:圖5-1 信號的采樣與恢復(fù)原理框圖5.1.2 抽樣定理系統(tǒng)仿真電路及波形抽樣定理系統(tǒng)在SystemView 軟件上的仿真原理圖如圖5-2所示。具體參數(shù):(1輸入信號幅值:2V ,頻率:50Hz ;(2抽樣頻率:5000Hz 。 圖5-2 抽樣定理原理圖

29、乘法器 低通 濾波器 恢復(fù)信號 抽樣脈沖 信號源信號 預(yù)處理抽樣定理原信號與恢復(fù)信號波形如圖5-3到圖5-7所示: 圖5-3 基帶信號波形 圖5-4 抽樣脈沖波形 圖5-5 抽樣信號波形 圖5-6 恢復(fù)信號波形由以上各圖實驗結(jié)果可以觀察到,當采樣頻率小于奈奎斯特頻率時,在接收端恢復(fù)的信號失真比較大,這是因為產(chǎn)生了信號混迭;當采樣頻率大于或等于奈奎斯特頻率時,恢復(fù)信號與原信號基本一致。5.2 增量調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計5.2.1 增量調(diào)制原理增量調(diào)制是可以看成DPCM的一個特例,當DPCM系統(tǒng)中量化器的量化電平數(shù)為2時,此DPCM系統(tǒng)就成為增量調(diào)制系統(tǒng)。增量調(diào)制將信號瞬時值與前一個時刻的量化值之差進行量化,對這個差值的符號進行編碼,差值為正,就發(fā)“1”碼,差值為負就發(fā)“0”碼。同樣,在接收端每收到一個“1”碼就上升一個量階,收到一個“0”碼就下降一個量階。當收到連“1”碼時,表示信號連續(xù)增長,當收到連“0”碼時,表示信號連續(xù)下降。5.2.2 增量調(diào)制系統(tǒng)仿真電路及波形增量調(diào)制的仿真電路如圖5-7所示:信號源幅值為2V,頻率為500Hz。 圖5-7 增量調(diào)制原理圖增量調(diào)制波形如圖5-8至圖5-