diy雾化器视频:qpsk是什么调制方式？各位大虾多多指教？

早在本世纪初人们就了解通讯的重要性.从电子时代初期开始,随着技术的不断发
展,本地通讯与全球通讯的壁垒被打破,从而导致我们所生存的世界变得越来越小,人们
分享知识和信息也更加容易.贝尔和马可尼可谓通讯事业的鼻祖,他们所完成的开拓性工
作不仅为现代信息时代奠定了基础,而且为未来电讯发展铺平了道路.
传统的本地通讯借助于电线传输,因为这既省钱又可保证信息可靠传送.而长途通
讯则需要通过空间电波传送信息.从系统硬件设备方面考虑这很方便省事,但是从传送信
息的准确性考虑,却导致了信息传送不确定性增加,而且由于常常需要借助于大功率传送
设备来克服因气象条件,高大建筑物以及其他各种各样的电磁干扰.
各种不同类型的调制方式能够根据系统造价,接收信号品质要求提供各种不同的解
决方案,但是直到不久以前它们大部分还是属于模拟调制范畴,频率调制和相位调制噪声
小,而幅度调制解调结构要简单的多.最近由于低成本微控制器的出现以及国内移动电话
和卫星通信的引入,数字调制技术日益普及.数字式调制具有采用微处理器的模拟调制方
式的所有优点,通讯链路中的任何不足均可借助于软件根除,它不仅可实现信息加密,而
且通过误差校准技术,使接收到的数据更加可靠,另外借助于DSP,还可减小分配给每
个用户设备的有限带宽,频率利用率得以提高.
如同模拟调制,数字调制也可分为频率调制,相位调制和幅度调制,性能各有千秋.
由于频率,相位调制对噪声抑制更好,因此成为当今大多数通讯设备的首选方案,下面将
对其详细讨论.
数字调频数字调频数字调频数字调频
对传统的模拟频率调制(FM)稍加变化,即在调制器输入端加一个数字控制信号,
便得到由两个不同频率的正弦波构成的调制波,解调该信号很简单,只需让它通过两个滤
波器后就可将合成波变回逻辑电平信号.通常,这种调制方式称为频移键控(FSK).
数字调相数字调相数字调相数字调相
数字相位调制(或相移键控—PSK)与频率调制很相似.不过它的实现是通过改变发
送波的相位而非频率,不同的相位代表不同的数据.PSK最简单的形式为,利用数字信
号对两个同频,反相正弦波进行控制,不断切换合成调相波.解调时,让它与一个同频正
弦波相乘,其乘积由两部分构成:2倍频接收信号的余弦波;与频率无关,幅度与正弦波
相移成正比的直流分量.因此采用低通滤波器滤掉高频成分后,便得到与发送波相应的原
始调制数据.仅从概念上难以描述清楚,稍后我们将对上述结论进行数学证明.
正交相移调制正交相移调制正交相移调制正交相移调制
如果对上述PSK概念进一步延伸,可推测调制的相位数目不仅限于两个,载波应该
能够承载任意数目的相位信息,而且如果对接收信号乘以同频正弦波就可解调出相移信
息,而它是与频率无关的直流电平信号.正交相移调制(QPSK)正是基于该原理.利用
QPSK,载波可以承载四种不同的相移,分别代表四个不同的二进制代码数据.初看这似
乎毫无意义,但现在这种调制方式却使同一载波能传送4比特的信息而非原来的2比特,
从而使载波的频带利用率提高了一倍.
相位调制以及QPSK调制的解调:
有欧拉公式:
把两个正弦波相乘,得:
2
cos
tjtjee
t
ωω
ω
+
=
j
ee
t
tjtj
2
sin
ωω
ω

=
QPSK调制器
2
从上式可以看出,两个同频正弦波(一个为输入信号,另一个为接收混频器本振信号)相
乘,其乘积为一个幅度只有输入信号一半,频率加倍的高次谐波迭加一个幅度为1/2的直
流偏置.
类似地,sinωt与cosωt相乘的结果为:
只有二次谐波,无直流成分.
现在可以推断,sinωt与任意相移的同频正弦波sin(ωt+ )相乘,其乘积—解调波,
均含有输入信号的二次谐波,同时还包括一个与相移 有关的直流成分.
证明如下:
上述等式验证了前面推断的正确性,即包含于载波中的相移可用同频的本振正弦波对其相
乘,然后通过一低通滤波器滤波,便解调出与相移多少相对应的不同的直流电压.不幸的
是,上式仅限于两相限应用,因为它不能把π/2与-π/2相移区分开.因此,为了准确地解
调出分布于四个相限的相移信息,接收端需要同时采用正弦型和余弦型本振信号对输入信
号做乘积,滤掉高次谐波再进行数据重构.其证明过程即上述数学证明的延伸,如下所示:
因此,如果把相移量±π/4和±3π/4的载波与同频正弦型和余弦型本振信号做乘积便会得到
4种不同的输出状态(见图1).时域波形如图2所示.
t
eee
j
ee
j
ee
t
tjtjtjtjtjtj
ωω
ωωωωωω
2cos
2
1
2
1
4
2
22
sin
202
2 =

+
=

×

=

--等式1
t
j
ee
t
tjtj
ωωω
ωω
2sin
4
cossin
22
=

=×

2
)(2cos
2
cos
24
4
22
)sin(sin
)2(
)2()()()2(
)()(
ω
ωω
ω
ω ωω ωω ω
ω ωωω
+
=

+

+
=

+
=

×

=+×
+
+
+ +
t
eee
eeee
j
ee
j
ee
tt
tjjj
tjttjttjtj
tjtjtjtj
2
sin
2
)2sin(
22
)2sin(
4
22
)sin(cos
)2()()()2(
)()(
ω
ω
ωω

ω ω
ω ωωω
+
+
=

+
+
=
+
=

×
+
=+×

+ +
+ +
t
eet
j
eeee
j
eeee
tt
jj
jjjtj
tjtjtjtj
QPSK调制器
3
上述理论很容易被接受,根据它,从载波中获得信息很简单,只要在接收端混频器
输出加上一级低通滤波器,再对数据重新组合,便能将它们变为相应的逻辑电平信号.然
而在实际应用中,要得到与输入信号准确同步的本振信号并非易事.如果本振信号的相位
相对于输入信号在变化,则相量图中的信号会旋转变化,其大小等于两者的相位差.更进
一步,如果本振信号的相位与频率相对输入信号均在变化,则相量图中的相量会不断地旋
转变化.因此,解调电路前端输出均有一级A/D变换器,由本振信号的相位和频率变化
引起的任何误差均可在后级DSP中得到修正.
利用单片硅锗工艺的优势,上述所有前端电路都能集成从而保证了可靠性.MAX2450
就是一个很好的验证,它是一种集成的,超低功耗正交调制解调器.MAX2450仅仅是
MAXIM公司众多内置移相器,本地振荡器和混频器集成电路之一.其解调输出信号可直
接与双路高速A/D变换器相连(如MAX1002,MAX1003),再后接DSP.
由于MAX2450是专为35MHZ~80MHZ中频(IF)应用设计的,高达2.5GHZ的射
频(RF)信号可先利用MAX2411A进行下变频.MAX2411A是一种内置低噪声放大器
(LNA),本振的高频上下变频器,其LNA的输出可与镜像抑制滤波器相连接.还有一
种更有效的方案,即利用一个直接变频调谐IC将射频信号一次变频到基带信号.MAX2102
和MAX2105就属于这类IC,它们能把高达2150MHZ的射频直接向下变为I,Q基带信
号,相对于多级变换而言,成本更低.
当然,上述产品只是MAXIM公司日益增多的射频IC中的一部分.借助于5种高频
工艺,MAXIM正在开发超过70个品种的标准高频集成电路,另外还有52种专用集成电
路电路(ASIC)也正在开发过程中.MAXIM公司在高频,无线,光纤,电缆以及仪器
领域正扮演越来越重要的角色.