• 2.3 数字数据的模拟传输

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    • 数据通信基本原理-3.数字数据的模拟传输
    • 数字数据的模拟传输

    无论模拟信号还是数字信号,通常有三种最基本的调制方法调幅、调频和调相,用简明文字描述三种调制方法的特点或者不同,用本段编辑功能实现。

     

     

    根据三角函数的公式可以得出三种基本的调制方法:调幅、调频、调相,其实就是对函数中<note id="55bb485b4089412d85c5d099d095ba48" notetype="Agree" style="background-color: rgb(0, 236, 0);">不同变量的改变</note>。
    1、调幅改变幅度而不改变频率,通俗理解就是改变了信号的最值
    2、调频:改变频率而不改变幅度,其实就是改变了信号的周期。
    3、调相:通过相邻信号的相位变化表示其信息是否相同,频率幅度均不变。

    图示:

    调幅:载波幅度是随着调制信号而变化的。

    1.调制方法:用相乘器实现调制器。

    2.调制类型:2ASK,MASK。

    3.解调方法:相干法,非相干法。

    在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。与二进制数字调制系统相比,多进制数字调制系统具有如下两个特点:第一:在相同的信道码源调制中,每个符号可以携带log2M比特信息,因此,当信道频带受限时可以使信息传输率增加,提高了频带利用率。但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 第二,在相同的信息速率下,由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低,因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度,就会增加信号码元的能量,也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。多电平MASK调制方式是一种高效率的传输方式,但由于它的抗噪声能力较差,尤其是抗衰落的能力不强,因而它一般只适宜在恒参信道下采用。

     

    调相:根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。如果是采用二进制调制信号,则称为2PSK;采用多进制调制信号,则称为MPSK。

    1.产生PSK信号的两种方法:

    调相法:将基带数字信号(双极性)与载波信号直接相乘的方法。

    选择法:用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。

    两个载波相位通常相差180度,此时称为反向键控(PSK)。

    2.解调方法:只能采用相干解调。

    3.类型:二进制相移键控,多进制相移键控

     

    调频:是信息传输中使用得较早的一种调制方式。

    优点: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。如果是采用二进制调制信号,则称为2FSK;采用多进制调制信号,则称为MFSK。

    1.调制方法:2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK已调信号之和。

    2.类型:二进制移频键控(2FSK),多进制移频键控(MFSK)。

    3.解调方法:相干法和非相干法。

     

    调幅:将不同的数据信息(0和1)调制成不同幅度,但相同频率的载波信号。  也就是把频率、相位作为常量,而把振幅作为变量。

    调频:将不同的数据信息(0和1)调制成相同幅度但不同频率的载波信号;也就是把振幅、相位作为常量,而把频率作为变量。

    调相:利用相邻载波信号的相位变化值来表示相邻信号是否具有相同的数据信息值,此时的幅度和频率均保持不变;也就是把振幅、频率作为常量,而把相位作为变量。

     

    调频的特点是频宽窄,距离长。频宽窄的意思是对阻碍物的穿透能力弱,但是传输距离长。
    调幅的特点是频宽宽,距离短。频宽宽的意思是对阻碍物的穿透能力强,但是传输距离较短,
    调相:载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式相。
    调相和调频有密切的关系。调相时,同时有调频伴随发生;调频时,也同时有调相伴随发生,不过两者的变化规律不同。

     

    调幅、调频、调相的特点:

    调幅:将不同的数据信息(0和1)调制成不同幅度,但相同频率的载波信号。调幅技术实现起来简单,但容易受增益变化的影响,是一种低效的调制技术。在电话线路上,通常只能达到1200bps的速率

    调频:将不同的数据信息(0和1)调制成相同幅度但不同频率的载波信号。该技术抗干扰性能好,但占用带宽较大。在电话线路上,使用FSK可以实现全双工操作,通常可达到1200bps的速率

    调相:利用相邻载波信号的相位变化值来表示相邻信号是否具有相同的数据信息值,此时的幅度和频率均保持不变。这种调制技术抗干扰性能最好,且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟,并对传输速率起到加倍的作用

     

    1. 调幅(AM):基带信号的振幅被调制到了载波上,形成了调幅信号。调制深度决定了调制信号的信息容量,调制深度越大,表示基带信号的振幅变化越大,携带的信息越丰富。调幅信号提供了大量信息,但是对于震荡或噪声等干扰敏感。

    2. 调频(FM):基带信号的频率变化用来调制载波振荡频率,形成调频信号。调制深度取决于基带信号的振幅,FM信号对于干扰的影响比AM信号更小,但是它需要较宽的信道带宽。

    3. 调相(PM):基带信号的相位变化被用来调制载波,形成调相信号。PM信号的特点是相位变化导致输出电压的变化。PM信号抗干扰性高,但是在频带上需要更多的带宽。

    综上所述,调幅、调频、调相都是常见的模拟信号和数字信号的调制方式。调幅在信号传输中容易受到干扰,但能提供更多的信息量。调频和调相对于调幅而言在信号传输中更加稳定,以牺牲信号容量为代价获得可靠性。

     

    1. 调幅(Amplitude Modulation,AM):调幅是一种模拟信号调制方法,其中调制信号的幅度变化用来调制载波的幅度。特点是调制信号的幅度变化直接体现在输出信号的幅度上,较容易实现。然而,AM调制容易受到干扰和噪声的影响,需要较大的带宽,并且不具备抗衰减能力。

    2. 调频(Frequency Modulation,FM):调频是一种模拟信号调制方法,其中调制信号的频率变化用来调制载波的频率。特点是调制信号的频率变化反映在输出信号的频率上,较抗干扰,传输质量相对较好。FM调制具有较大的带宽要求,但相对于AM调制,它对于噪声和干扰的影响较小。

    3. 调相(Phase Modulation,PM):调相是一种模拟信号调制方法,其中调制信号的相位变化用来调制载波的相位。特点是调制信号的相位变化反映在输出信号的相位上,对噪声和干扰的影响相对较小。PM调制也需要较大的带宽,并且在频率变化较大时会导致信号失真。

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