金陵科技学院学士学位论文 第三章 数字调制解调系统原理
3.2 FSK数字调制解调系统
FSK是利用载波的频率变化来传递数字信息。载波的频率受二进制调制信号控制，用两个特定的频率分别代表信号“0”和“1”。
3.2.1 FSK数字调制原理
2FSK信号是符号“0”对应载波角频率?1，符号“1”对应载波角频率为?2的已调波形。它可以用一个矩形脉冲对一个载波进行调频实现，其表达式为：
f (t ) ??ang(t?nT)cos?1t??ang(t?nT)cos?2tnn(3-4)
式中an的取值为“0”，“1”，g(t)为矩形脉冲，an为an的反码，T为码元周期。因此，只要把调制数据序列形成矩形脉冲，并把2FSK看成两个ASK信号相加就可以了，并令
? c 1 ? ? c ? ? ? 1 (3-5)
?c2??c???2利用式(3-2)、式(3-3)就可以实现正交调制。
从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是
利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛。
2FSK信号产生的方法如下：
图3-2-1 键控法产生2FSK信号的原理图
3.2.2 FSK数字解调原理
2FSK信号的包络解调方框图如图3-2-2所示，其可视为由两路2ASK解调电路组成。这里，两个带通滤波器(带宽相同，皆为相应的2ASK信号带宽；中心频率不同)起分路作
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用，用以分开两路2ASK信号，上支路对应，下支路对应，经包络检测后分别取出它们的包络，抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。
图3-2-2 非相干解调
相干解调电路是同步检波器，原理方框图如图3-2-3所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值、 进行比较判决(判决规则同于包络检波法)，即可还原出基带数字信号。
图3-2-3 相干解调
3.3 PSK数字调制解调系统
PSK是利用载波相位的变化来传送数据信息，而振幅和频率保持不变。常用初始相位“0”和“π”表示二进制“1”和“0”。
3.3.1 PSK数字调制原理
(1)2PSK信号
2PSK方式是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的数字调制方式，信号形式一般表示为：
e2PSK(t)??ang(t?nTs)cos?ct (3-6)
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式中：g(t)为基带码元波形，an为信源取值-1或+1,即发送二进制符号“0”时an取1，发送二进制符号“1”时an取-1，?c是载波角频率。这种调制方式的正交实现与2ASK信号十分相似。具体的实现见式(3-3)。
(2) M进制数字相位调制信号
在多进制相位调制中，MPSK信号的表示式：
eMPSK(t)??ag(t?nT)co(s?t??) (3-7)
nscnn式中：?n为受信息控制的相位参数，
?n?{2?(m?1)/Mm?1,2,...,M?1} 2PSK的信号产生的方法如下：
图3-3-1 模拟调制法
图3-3-2 键控法
3.3.2 PSK数字解调原理
2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，2PSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是极性比较法对2PSK信号进行解调，其原理框图如图3-3-3。2PSK调制信号先经过带通滤波器，然后调制信号经过模拟乘法器与载波信号相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，对此信号进行抽样判决，就可以得到基带信号了。
2PSK信号的解调方法如下：
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图3-3-3 2PSK信号的解调原理框图
3.4 DPSK数字调制解调系统
DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对相位的差才能唯一决定信息符号。
3.4.1 DPSK数字调制原理
DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元的相对相位的差才能唯一决定信息符号。
在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。2PSK信号的解调波形由于相干载波恢复中载波相位的180°相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控(2DPSK)。
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ，可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为
Δφ= 0, 表示数字信息“0” π, 表示数字信息“1”
则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示: 二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 2DPSK信号相位： 0 π 0 0 π π π 0 π 0 0 或 π 0 π π 0 0 0 π 0 π π
数字信息与Δφ之间的关系也可以定义为 Δφ= 0, 表示数字信息“1” π, 表示数字信息“0”
可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，
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