模拟与数字振幅解调

还记得摩尔斯电码吗?那么你已经熟悉了幅度解调…

射频的家伙们一定很难应付调制技术的字母汤。ASK, OOK, PAM, QAM, FSK…，幅度，频率和相位调制方法的列表继续。无论您使用哪种调制技术沿载波信号传输数据，都需要对接收到的信号进行解调以检索模拟或数字信息。

用于高速网络的较新的单模光纤通道仍然使用单载波调制方法，包括数字调幅，特别是400G中的PAM-4。任何幅度调制都需要数字或模拟幅度解调器来从接收信号中检索信息。以下是您需要了解的用于下一个无线电或光纤系统的模拟和数字振幅解调电路。

调制和解调:反向过程

在考虑幅度解调时，我们需要区分模拟调制和数字调制。顾名思义，这两种方法用于对载波信号上的模拟或数字信息进行编码，然后通过空气或通道(光纤或铜)传输。下图显示了各种模拟和数字调制方法，每种方法都需要某种类型的解调来检索信息。

数字和模拟调制方法

大多数人可能都熟悉模拟调幅(即AM)，其中低频模拟信号形成一个幅值包络，该幅值包络叠加在高频载波上乘法器(混频器)或其它调制器电路．这是在模拟调幅收音机中使用的标准方法。振幅包络线可以从载波中提取包络检波器．这包括带平滑的峰值检测。您还可以用锁相环将本地振荡器锁定到接收载波上，将接收信号与本地振荡器混合，并将相乘的信号通过低通滤波器传递。低通滤波器的输出是振幅包络线。这两种方法都很简单在时域模拟．

通过数字调幅，包络不再是连续变化的模拟信号。相反，通过将数字信号与载波频率混合，将幅度设置为特定的水平。最简单的数字调幅方案是不归零(NRZ)和开关键控(OOK)，两者都是移幅键控(ASK)方法。还有其他使用多电平信号(MLS)的相关ASK方法，例如脉冲幅度调制(PAM)和正交幅度调制(QAM)，两者都使用单个载波频率。

数字数据传输的幅度移位键控

数字幅度解调

如上所述，模拟幅度解调是足够简单的，因为它使用包络电路。由于需要从载波中提取离散信号电平，而在幅度解调中提取的数字信号具有较宽的带宽，因此数字解调会变得复杂。这使得滤波在低电平和高噪声底下工作时变得困难，因为你有可能恢复信号的失真版本。这通常必须在接收器上叠加抖动的情况下完成。一旦使用MLS信道，就必须面对码间干扰(ISI)，并且必须使用均衡方案来区分解调的数字数据，以重建传输的数字数据。

使用ASK、NRZ和OOK，即使传输的信号是使用带宽有限的数字数据构建的(这是标准做法)，信号也具有定义良好的包络。数据速率通常等于载波频率除以某个整数，这意味着包络线的变化对应于载波信号的完整周期。如上图所示。您可以在包络电路中使用峰值检测来提取数字数据，这将再现传输数据的带限制版本。这需要一些后续的放大和裁剪来检索干净的数字信号。

ASK信号(上)、带宽限制数据(中)和再生比特流(下)

低位深的PAM和QAM

请注意，PAM和QAM也具有定义良好的带限包络，但是峰值检测器包络电路产生的残余纹波可能成为一个主要问题，当接收信号中的信号电平间隔很近时，会增加ISI。自然的选择是对信号进行放大，但是放大器在放大数字调幅信号时会产生大量的互调产物，这也会增加ISI。这也需要一个具有大线性范围和高3OIP截获点的极宽带宽放大器。如果你能负担得起这些专门的组件，那么你可以使用峰值检测振幅解调，只要你应用随后的均衡。

高位深度PAM和QAM

多电平信号的替代方案是用锁相环锁定参考频率和载波，将接收到的信号与参考信号混合，去除载波，并将混合后的信号通过低通滤波器。这将重现最初传输的多电平带宽限制数据。您仍然需要使用均衡和灰码来恢复原始比特流作为串行数据，但这避免了由于峰值检测器中的纹波而导致的ISI问题。这意味着该方案更适合于更高的数据速率，因为解调信号中的ISI更少。

我们已经展示了具有不同位深度的LMS的两种选项，但是每种方法都需要针对特定的符号速率和载波频率进行优化。无论比特深度如何，随着符号速率变得与载波频率相似，纹波在信号电平中导致更大的模糊性。在较低的符号率下，您需要确定哪种选项最适合您的位深度。正如我们所希望的那样，对于不同的条件使用哪种方法没有规则，设计师需要在原理图和布局阶段仔细建模他们的互连，以确定哪种方法是最好的。

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