微機遠動技術(shù) 第5章 遠動通信原理和

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1、第5章遠動通信原理和信道5.1電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制及通信發(fā)展趨勢5.2通信原理概述5.3數(shù)字幅度調(diào)制與解調(diào)5.4數(shù)字頻率調(diào)制與解調(diào)5.5數(shù)字相位調(diào)制與解調(diào)5.6位同步5.7載波同步5.8群同步（幀同步）5.9信道概況5.10有線通信線路5.11光纖信道5.12多路復(fù)用技術(shù)5.13串行通信接口本章學(xué)習(xí)目標l數(shù)字調(diào)制、解調(diào)技術(shù)，l模擬信號數(shù)字化技術(shù)，糾錯編碼技術(shù)l同步技術(shù)，數(shù)字加密技術(shù)l信道與噪聲，基帶傳輸技術(shù)l遠動信道的分類l電平的有關(guān)內(nèi)容l振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）三種基本方式l同步技術(shù)中的載波同步

2、、位同步、群同步和網(wǎng)同步等概念l同步法技術(shù)與位同步技術(shù)的聯(lián)系l光纖信道的組成及其傳輸特性返回本章首頁5.1電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制及通信發(fā)展趨勢5.1.1電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制方式5.1.2通信發(fā)展趨勢返回本章首頁5.1.1電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制方式圖5.1電力系統(tǒng)分層調(diào)度控制示意圖返回本節(jié)5.1.2通信發(fā)展趨勢1．光纖通信2．衛(wèi)星通信3．移動通信4．微波中繼通信返回本節(jié)5.2通信原理概述5.2.1調(diào)制解調(diào)技術(shù)5.2.2同步技術(shù)返回本章首頁5.2.1調(diào)制解調(diào)技術(shù)圖5.2頻帶傳輸系統(tǒng)方框圖與基帶傳輸方式相比較，頻帶傳輸方式的主要優(yōu)點有：（1

3、）基帶信號一般都包含低頻、甚至有直流分量，很難通過有限尺寸的天線得到有效輻射，從而利用無線信道來直接傳輸。（2）頻帶傳輸方式可以把多路具有重疊頻率成份的基帶信號，搬移到互不重疊的頻段上傳輸，從而避免多路傳輸中的相互干擾。（3）可提高傳輸數(shù)字信號的可靠性，也就是說頻帶傳輸抗噪聲的能力比基帶傳輸要高些。圖5.3三種頻帶信號的波形返回本節(jié)5.2.2同步技術(shù)同步系統(tǒng)在數(shù)字通信中是一個很重要的部分，其中包括：載波同步位（碼元）同步幀同步及網(wǎng)同步。返回本節(jié)5.3數(shù)字幅度調(diào)制與解調(diào)5.3.12ASK信號的產(chǎn)生方法5.3.22ASK信號的解調(diào)返回

4、本章首頁5.3.12ASK信號的產(chǎn)生方法通常，二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）有兩種，如圖5.4所示。圖5.4（a）就是一般的模擬調(diào)制方法，圖5.4（b）就是一種鍵控方法，這里的門電路的開關(guān)受s(t)的控制。圖（c）就是上述方法產(chǎn)生的2ASK信號波形。圖5.4（b）就是一種鍵控方法，這里的門電路的開關(guān)受s(t)的控制。圖（c）就是上述方法產(chǎn)生的2ASK信號波形。圖5.42ASK信號的產(chǎn)生和波形圖5.5平衡調(diào)制器返回本節(jié)5.3.22ASK信號的解調(diào)（1）包絡(luò)檢波法。由圖5.6可知，包絡(luò)檢波器是由半波或全波整流后，又經(jīng)低通濾波

5、器組成的。以完成取出接收信號包絡(luò)的任務(wù)。圖5.7給出了一種簡單實用的包絡(luò)檢波器電路。圖5.62ASK信號接收系統(tǒng)框圖圖5.7簡單的包絡(luò)檢波器（2）同步檢波法。同步檢波法如圖5.6（b）所示。同步檢波器由一個乘法器和低通濾波器組成。接收到ASK信號和一個本地產(chǎn)生的正弦波（相干載波）在乘法器中相乘并通過一個低通濾波器輸出。返回本節(jié)5.4數(shù)字頻率調(diào)制與解調(diào)數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），它的基本原理是利用載波振蕩的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。這里所說的頻率變化不是連續(xù)的，而是離散的。數(shù)字頻率調(diào)制是在數(shù)字通信中使用比較早的一種調(diào)制式。實現(xiàn)

6、數(shù)字頻率調(diào)制的方法一般有二種：一種稱為直接調(diào)頻法，另一種稱為頻率轉(zhuǎn)換法。數(shù)字調(diào)頻信號的非相干解調(diào)方法最常用的是普通鑒頻法、零交點法、差分檢波法和動態(tài)濾波器法，下面討論這些方法的基本原理。返回本章首頁1．普通鑒頻法普通鑒頻法的實質(zhì)就是將調(diào)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)變成幅度變化，然后像調(diào)幅信號一樣通過幅度檢波而得到基帶信號，所以鑒頻器實際上就是頻-幅變換器。圖5.8所示為鑒頻法解調(diào)的方框圖。圖5.8鑒頻法解調(diào)框圖2．零交點法數(shù)字調(diào)頻信號的波形因頻率受調(diào)而隨基帶信號有疏密的變化。那么，利用波形在單位時間內(nèi)與零電平的交叉點數(shù)是可以把振蕩頻率的變化

7、規(guī)律，即基帶信號檢測出來的。這就是FSK信號零交點法的原理。解調(diào)框圖5.9（a），波形見圖5.9（b）所示。圖5.9零交點法解調(diào)框圖和波形3．差分檢波法調(diào)頻信號的另一種解調(diào)法稱為差分檢波法，或稱延遲檢波法。其實現(xiàn)框圖如圖5.10所示。圖5.10差分檢波法返回本節(jié)5.5數(shù)字相位調(diào)制與解調(diào)用所要傳遞的數(shù)字基帶信號來控制載波的相位變化，這種調(diào)制方式稱為數(shù)字調(diào)相或相移鍵控（PSK）。從一般概念上講，相位調(diào)制和頻率調(diào)制均屬于非線性調(diào)制，因為已調(diào)信號是基帶信號經(jīng)過非線性變換而得。但在數(shù)字調(diào)相的情況下，數(shù)字基帶信號的碼元取值只為有限數(shù)種，因而在

8、其已調(diào)波中表征信息的相位變化也只有有限種離散取值，這樣，作為一般調(diào)相方式（連續(xù)調(diào)相）的特殊情況，數(shù)字調(diào)相與一般的調(diào)相差異很大。特別對于二進制數(shù)字相位調(diào)制（2PSK），用同一載波的二種不同相位（0相π相）來傳輸數(shù)字“1”和“0”。故二個載波相位差π弧