數(shù)字信號解調(diào)地基本原理

1、73數(shù)字信號解調(diào)的基本原理（簡介）7312ASK信號的解調(diào)2ASK信號有兩種基本的解調(diào)方法，即非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）與相干解調(diào)（同步檢測法）。簡單地說，非相干解調(diào)是指接收端不需要恢復(fù)載波信號即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)的方法；相干解調(diào)法則是在接收端必須恢復(fù)與致端一致的載波才能實(shí)現(xiàn)解調(diào)的方法。12ASK信號的非相干解調(diào)2ASK非相干解調(diào)方框圖如圖7-29所示。7-292ASK非相干解調(diào)方框圖帶通濾波器的作用是使2ASK信號完整地通過，經(jīng)包絡(luò)檢波器后，輸出其包絡(luò)。低通濾波器（LPF）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號（包絡(luò)）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成，經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。定

2、時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。22ASK信號的相干解調(diào)2ASK相干解調(diào)方框圖如圖7-30所示。7-302ASK相干解調(diào)方框圖相干解調(diào)就是同步解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個與致載波同頻、同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波。設(shè)輸入信號為x(t)s(t)cos(ctc)，本地載波為Acos(1t1)，則乘法器輸出y1(t)s(t)cos(ctc)Acos(1t1)0.5As(t)cos(c1)t(c1)0.5As(t)cos(c1)t(c1)（7-16）低通濾波器輸出y1(t)0.5Aks(t)cos(c1)t(c1)（7-17）式中

3、，k為低通濾波器傳輸系數(shù)。根據(jù)相干解調(diào)的定義，本地載波應(yīng)與致端載波同頻、同相，即式（7-17）中，c1，c1，最終輸出y(t)0.5Aks(t)（7-18）采用同步檢波法，接收端必須提供一個與2ASK信號載波保持同頻、同相的相干振蕩信號，可以通過窄帶濾波器或鎖相環(huán)來提取同步載波。顯然，提取本地載波會導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難。對于2ASK信號，通常使用包絡(luò)檢波法。包絡(luò)檢波法具有設(shè)備簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。7322FSK信號的解調(diào)2FSK信號同樣有兩種基本的解調(diào)方法，即非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）與相干解調(diào)（同步檢測法）。但是，由于從FSK信號中提取載波較困難，目前多采用非相干解調(diào)的方

4、法，如鑒頻法、分路濾波包絡(luò)檢波法、過零點(diǎn)檢測法等。1分路濾波包絡(luò)檢波法分路濾波包絡(luò)檢波法方框圖如圖7-31所示。圖7-31分路濾波包絡(luò)檢波法方框圖當(dāng)頻移寬度較大時，可把2FSK信號看成是兩個幅移鍵控信號的疊加，此時，利用兩個中心頻率為f1；f2的帶通濾波器將兩路分別代表1碼和0碼的信號進(jìn)行分離，經(jīng)包絡(luò)檢波器后分別取出它們的包絡(luò)。抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號同時送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。若上、下支路的抽樣值分別用y1、y2表示，則當(dāng)y1y2時，判決輸出1碼：當(dāng)y1y2時判決輸出0碼。分路濾波包絡(luò)檢波法方框圖各點(diǎn)波形如圖7-32所示。圖7-32分路濾波包絡(luò)檢測法各

5、點(diǎn)波形分路濾波包絡(luò)檢波法的缺點(diǎn)是頻帶利用率低，但實(shí)現(xiàn)比較容易，主要用于解調(diào)相位不連續(xù)的FSK信號。2過零點(diǎn)檢測法過零點(diǎn)檢測法的基本思想是：2FSK信號的過零數(shù)隨不同的載波而異，即頻率高則過零點(diǎn)數(shù)目多，頻率低則過零點(diǎn)數(shù)目少，因此通過檢測過零點(diǎn)數(shù)目可以判斷載波的異同。過零點(diǎn)檢測法方框圖如圖7-33所示。圖7-33過零點(diǎn)檢測法方框圖FSK信號經(jīng)限幅、微分、整流得到與頻率變化相應(yīng)的單極性脈沖序列（該序列代表調(diào)頻波的過零點(diǎn)數(shù)），然后經(jīng)脈沖形成電路形成一定寬度的脈沖，經(jīng)低通濾波器形成相應(yīng)的數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)過零檢測，各點(diǎn)波形如圖7-34所示。過零點(diǎn)檢測法廣泛應(yīng)用于數(shù)字調(diào)頻系統(tǒng)中，可用于解調(diào)相位連續(xù)或相位離散的

6、FSK信號。圖7-34過零點(diǎn)檢測法各點(diǎn)波形733相移鍵控的解調(diào)對于調(diào)相信號，相位本身攜帶信息，在識別它們時必須依據(jù)相位，因此，必須使用相干解調(diào)法。1絕對調(diào)相的解調(diào)絕對調(diào)相解調(diào)原理框圖如圖7-35所示。7-352PSK解調(diào)原理框圖二進(jìn)制絕對調(diào)相解調(diào)框圖各點(diǎn)波形如圖7-36所示。2PSK信號相干解調(diào)的過程實(shí)際上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進(jìn)行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調(diào)。在2PSK解調(diào)中，關(guān)鍵是恢復(fù)致端的載波信號。通常的方法是倍頻一分頻法，如圖7-37所示。首先，對2PSK信號進(jìn)行全波整流，實(shí)現(xiàn)倍頻，產(chǎn)生頻率為2fC的諧波；然后通過濾波器輸出2fC分量；最后經(jīng)過二分頻取得頻率為fC的本地

7、相干載波，各點(diǎn)波形如圖7-38所示。由于2PSK信號是以一個固定初相的未調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時必須有與此同頻、同相的本地同步載波。從上面的分析可知，頻率為fC的本地相干載波的相位由于干擾、同步誤差等原因，存在相位模糊問題，即其相位是不確定的。如果本地相干載波的相位倒相（比較圖7-38、），即0相位變?yōu)橄辔换蛳辔蛔優(yōu)?相位，則會造成0判斷為1、1判斷為0的判斷錯誤。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“反向工作”現(xiàn)象。因此，絕對調(diào)相的嚴(yán)重缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作情況，實(shí)際應(yīng)用中使用少。7-362PSK解調(diào)各點(diǎn)波形圖圖7-37倍頻分頻法框圖圖7-38倍頻一分

8、頻法各點(diǎn)波形圖解決絕對調(diào)相嚴(yán)重缺點(diǎn)的方法是采用相對調(diào)相。2相對調(diào)相的解調(diào)2DPSK信號的解調(diào)有兩種方式，一種是極性比較法解調(diào)，另一種是相位比較法解調(diào)。極性比較法解調(diào)實(shí)際上是間接產(chǎn)生法相對調(diào)相的反過程，即先按絕對調(diào)相接收，把2DPSK信號解調(diào)為相對碼基帶信號，然后經(jīng)過碼變換器將相對碼變換為絕對碼。極性比較法解調(diào)方框圖如圖7-39所示。圖7-39極性比較法解調(diào)方框圖7-40說明了極性比較法解調(diào)的過程和DPSK是如何克服反向工作的。、是載波未發(fā)生倒相時的解調(diào)波形，而、是載波發(fā)生倒相時的解調(diào)波形?？梢钥吹?，無論本地載波是否發(fā)生倒相，最終的解調(diào)輸出都是致端致的基帶信號，這是因為要經(jīng)過碼變換器的緣故。在碼變換器中，按照式bnanbn1、式anbnbn1進(jìn)行碼變換。7-402DPSK解調(diào)各點(diǎn)波形圖相位比較法解調(diào)直接使用相位比較器比較前、差分相干解調(diào)法。相位比較法解調(diào)方框圖如圖后碼元載波的相位差而