模拟与数字振幅解调

还记得莫尔斯电码吗?那么你对振幅解调已经很熟悉了……

射频的家伙一定很难与调制技术的字母汤。ASK, OOK, PAM, QAM, FSK…，振幅，频率和相位调制方法的列表还在继续。无论使用哪种调制技术沿载波信号传输数据，都需要解调接收到的信号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，包括数字振幅调制，特别是400G的PAM-4。任何振幅调制都需要一个数字或模拟振幅解调器来从接收到的信号中检索信息。以下是您需要了解的关于在您的下一个无线电或光纤系统中使用的模拟和数字振幅解调电路的知识。

调制与解调:反向过程

在考虑振幅解调时，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(光纤或铜线)进行传输。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振幅调制(即AM)，其中低频模拟信号形成一个振幅包络，使用a叠加在高频载波上倍增器(混频器)或其它调制器电路．这是在模拟AM无线电中使用的标准方法。振幅包络可以然后从载波检索使用包络检波器．这包括峰值检测与平滑。你也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，然后将相乘的信号通过低通滤波器。低通滤波器的输出就是振幅包络。这两种方法都很简单在时域进行模拟．

用数字调幅，包络不是一个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，将振幅设置为特定水平。最简单的数字振幅调制方案是不归零(NRZ)和开关键控(OOK)，两者都是振幅移位键控(ASK)方法。还有其他相关的ASK方法使用多电平信号(MLS)，如脉冲幅度调制(PAM)和正交幅度调制(QAM)，它们都使用单一载频。

用于数字数据传输的振幅移位键控

数字振幅解调

如上所述，模拟振幅解调非常简单，因为它使用包络电路。数字解调会变得复杂，因为需要从载波中提取一个离散的信号电平，而在振幅解调中提取的数字信号具有较宽的带宽。这使得在低电平高噪声底工作时滤波变得困难，因为您可能会恢复信号的失真版本。这通常必须在存在的抖动叠加在接收器。一旦使用MLS信道，就必须面对码间干扰(ISI)，解调的数字数据必须用均衡方案进行区分，以重建传输的数字数据。

使用ASK、NRZ和OOK，信号具有明确的包络，即使传输的信号是使用带宽有限的数字数据构建的(这是标准实践)。数据速率通常等于载波频率除以某个整数，这意味着包络的变化对应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版本。这需要一些后续的放大和剪辑来检索干净的数字信号。

ASK信号(上)，带宽受限数据(中)，再生比特流(下)

低比特深度PAM和QAM

请注意，PAM和QAM也有明确的带宽限制包络，但峰值检测器包络电路产生的剩余纹波可能成为一个主要问题，当接收信号中的信号电平紧密间隔时，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拦截点的极宽带宽放大器。如果你能负担得起这些专门的组件，那么只要你应用后续的均衡，你就可以使用峰值检测来进行振幅解调。

高比特深度PAM和QAM

多级信号的替代方案是用锁相环锁住参考频率和载波，通过将接收信号与参考信号混合来去除载波，并将混合信号通过低通滤波器。这将重现最初传输的多级带宽限制数据。您仍然需要使用均衡和灰色代码来恢复原始的位流作为串行数据，但这避免了由于峰值检测器中的波纹而导致的ISI问题。这意味着该方案是更好的更高的数据速率，因为将有更少的ISI解调信号。

我们已经展示了两种具有不同比特深度的LMS选项，但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，当符号速率变得与载波频率相似时，纹波会导致信号水平上更大的模糊性。在较低的符号速率下，您需要确定这些选项中哪个最适合您的位深度。正如我们所希望的那样，对于不同的情况使用哪种方法没有规则，设计师需要在示意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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