1、7. 3數字信號解調的根本原理簡介7. 3. 1 2ASK信號的解調2ASK信號有兩種根本的解調方法，即非相干解調包絡檢波法與相干解調同步檢 測法。簡單地說，非相干解調是指接收端不需要恢復載波信號即可實現解調的方法；相干解調法那么是在接收端必須恢復與發送端一致的載波才能實現解調的方法。1 . 2ASK信號的非相干解調2ASK非相干解調方框圖如圖 7-29所示。帶通濾波器的作用是使 2ASK信號完整地通過，經包絡檢波器后，輸出其包絡。低通濾 波器LPF的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號包絡通過。抽樣判決器包括抽樣、判 決及碼元形成，經抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復出數字序列。定時抽樣脈沖位同步

2、信號是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復周期等于碼元的寬度。2. 2ASK信號的相干解調2ASK相干解調方框圖如圖 7-30所示。X(t) I*! W定時陽沖圖7-30 2ASK相干解調方框圖相干解調就是同步解調，要求接收機產生一個與發送載波同頻、同相的本地載波信號， 稱其為同步載波或相干載波。設輸入信號為x(t) = S(t)COS( ctc)，本地載波為A cos( d !)，那么乘法器輸出yi(t) = s(t) cos( ctc) ACOS( it 1)S(t) cos(ci)t( ci)+S(t) cos(ci)t( ci) 7-16低通濾波器輸出yi(t) ks(t)

3、cos( c i)t ( c i) 7-17式中，k為低通濾波器傳輸系數。根據相干解調的定義，本地載波應與發送端載波同頻、同相，即式7-17中，c i=0, c 1 = 0,最終輸出y(t) ks(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來提取同步載波。顯然，提取本地載波會導致設備復雜、 實現困難。對于2ASK信號，通常使用包絡檢波法。包絡檢波法具有設備簡單、穩定性好、可靠性高、價格廉價等優點。7. 3. 2 2FSK信號的解調2FSK信號同樣有兩種根本的解調方法，即非相干解調包絡檢波法與相干解調同 步檢測法

4、。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的方法，如 鑒頻法、分路濾波包絡檢波法、過零點檢測法等。1.分路濾波包絡檢波法分路濾波包絡檢波法方框圖如圖7-31所示。低通虢波器捕拝©帶通低適t»定時腺沖圖7-31分路濾波包絡檢波法方框圖當頻移寬度較大時，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碼的信號進行別離，經包絡檢波器后分別取出它們的包絡。抽樣判決器起比擬器作用，把兩路包絡信號同時送到抽樣判決器 進行比擬，從而判決輸出基帶數字信號。假設上、下支路的抽樣值分別用*、y表示，那

5、么當y1 > y 時，判決輸出1碼：當如v y2時.判決輸出0碼。分路濾波包絡檢波法方框圖各點波形如圖7-32所示。flA A ,J! V vII1vAr11® j1 R!-T!rAAA(V1111 :H11tH/VV1111T11111i41i a itIH1111110 1 11> 1 1 10i0I< 0 i1111IiT.f圖7-32分路濾波包絡檢測法各點波形分路濾波包絡檢波法的缺點是頻帶利用率低，但實現比擬容易，主要用于解調相位不連續的FSK信號。2過零點檢測法過零點檢測法的根本思想是：2FSK信號的過零數隨不同的載波而異，即頻率高那么過零點數目多，頻率低

6、那么過零點數目少，因此通過檢測過零點數目可以判斷載波的異同。過零點檢測法方框圖如圖 7-33所示。將FSK信號經限幅、微分、整流得到與頻率變化相應的單極性脈沖序列該序列代表 調頻波的過零點數，然后經脈沖形成電路形成一定寬度的脈沖，經低通濾波器形成相應的 數字信號，實現過零檢測，各點波形如圖 7-34所示。過零點檢測法廣泛應用于數字調頻系統中，可用于解調相位連續或相位離散的FSK信號。t心 IIIIIII IIIIIIIiiii iIII)1IIIIIIIbIi (t I 1 i i i 0. i G v i© i Ii ；r7.3.3 相移圖7-34 過零點檢測法各點波形鍵控的解調對

7、于調相信號，相位本身攜帶信息， 在識別它們時必須依據相位，因此，必須使用相干解調法。1.絕對調相的解調絕對調相解調原理框圖如圖7-35所示。帶通-011本也融淀迄吋關沖圖7-352PSK解調原理框圖二進制絕對調相解調框圖各點波形如圖7-36所示。2PSK信號相干解調的過程實際上是輸入已調信號與本地載波信號進行極性比擬的過 程，故常稱為極性比擬法解調。在2PSK解調中，關鍵是恢復發送端的載波信號。通常的方法是倍頻一分頻法，如圖7-37所示。首先，對 2PSK信號進行全波整流，實現倍頻，產生頻率為2 fC的諧波；然后通過濾波器輸出2 fC分量；最后經過二分頻取得頻率為 fC的本地相干載波，各點波形

8、如圖 7-38所示。由于2PSK信號是以一個固定初相的未調載波為參考的，因此，解調時必須有與此同頻、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相位變為n相位或n相位變為0相位，那么會造成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，而在接收端發生錯誤恢復的現象稱為“反向工作現象。因此，絕對調相的嚴重缺點是容易產生相位模糊，造成反向工作情況，實際 應用中使用少。圖 7-37倍頻-分頻法框圖 mrYWWYYA圖7-38倍頻一分頻法各點波形圖解決絕

9、對調相嚴重缺點的方法是采用相對調相。2相對調相的解調2 DPSK信號的解調有兩種方式，一種是極性比擬法解調，另一種是相位比擬法解調。 極性比擬法解調實際上是間接產生法相對調相的反過程，即先按絕對調相接收，把 2DPSK信號解調為相對碼基帶信號，然后經過碼變換器將相對碼變換為絕對碼。極性比擬 法解調方框圖如圖 7-39所示。®圖7-40說明了極性比擬法解調的過程和DPSK是如何克服反向工作的。、是載波未發生倒相時的解調波形，而、是載波發生倒相時的解調波形。可以 看到，無論本地載波是否發生倒相，最終的解調輸出都是發送端發送的基帶信號，這是因為要經過碼變換器的緣故。在碼變換器中，按照式bn an bn 1、式an bn bn 1進行碼變換。同頻同相莪波 一© -司弍養呻 -| wywvx-IiAAA/AAA7 DwwjYYYyVYVX 圖7-402DPSK解調各點波形圖相位比擬法解調直接使用相位比擬器比