无线射频专题《射频基础，载波信号与键控法，幅移键控ASK，频移键控FSK，相移键控PSK》

载波信号

构成数据的最小单位是比特，发射机采用某种方式发送0和1，以便在两地之间传输数据，交流或直流信号本身不具备传输数据的能力，不过如果信号发生哪怕是微小的波动或变化，发送端和接收端就可以将信号解析出来，从而成功地收发数据。转换后的信号可以区分0和1，一般将其称为载波信号。调整信号以产生载波信号的过程称为调制。可以对电波的3种分量进行调制以产生载波信号，这3种分量是振幅、频率和相位。

1.振幅和波长

射频通信的基本过程如下，射频发射机产生无线电信号，并被另一端的接收机拾取或监听，射频波与海洋或湖泊中的波浪类似。波主要由波长和振幅两部分构成

振幅是波的高度、力度或能量。当波浪从大海袭向岸边时，大波浪的力量比小波浪要强得多。发射机的工作原理与之相同，不过它发射的是无线电波。电波越小，越不易被接收天线识别。电波越大，所产生的电信号越大，越容易被接收天线拾取。接收机根据振幅来区分波的大小。波长是两个相邻波的相似点之间的距离。测量波时，一般将两个波峰之间的距离作为波长。幅度和波长都是波的属性。

2.频率

频率描述了波的行为。波从产生它的源点处向外传播。波传播速度的快慢称为频率，更具体地说，频率是1秒钟内产生的波的数量。

3.相位

相位是一个相对术语，它描述了两个同频波之间的关系。为测定相位,将波长划分为360份，每一份称为1° (如图1-6所示)，我们将度作为波传播的起始时间，如果一个波在0"点时开始传播，另一个波在90°点时开始传播，就称二者90°异相。理想情况下，一台设备产生波并将其无损地传输到另外一台设备，不过现实并非如此，射频环境中存在大量干扰源和障碍物，它们会影响波的传输。

键控法

收发器将数据信号发送出去后，必须对其进行调控，以便接收端能正确识别0和1，这种调控信号使其表示不同数据的方式称为键控法，键控法将信号转换为载波信号，数据经过编码以便传输。

1.幅移键控（ASK）

幅移键控通过改变信号的幅度或高度来表示二进制数据，它属于当前状态技术，即分别采用两种不同的幅度代表二进制0和1，图1-7显示了采用幅移键控对ASCI字母K进行调制。幅度大的波被解析为二进制1，幅度小的波被解析为二进制0。

这种键控法根据幅度的变化表示所传输的数据。采用幅移键控技术的接收端首先将接收到的信号划分为若干个时间段，这些时间段称为符号周期(ymbol period)，接收端在符号周期内对波进行抽样以判定波的幅度，并根据幅度值确定接收到的二进制值。无线信号不但无法预测，而且容易受到多种干扰源的干扰。噪声或干扰通常会对信号幅度造成影响，如果信号幅度因噪声而改变，将导致接收端误判接收到的数据值，因此采用幅移键控时必须谨慎。

2.频移键控（FSK）

频移健控通过改变信号的频率来表示二进制数据，它属于当前状态技术，即分别采用两种不同的频率代表二进制0和1(如图1-8所示)，这种键控法根据频率的变化表示所传输的数据。接收端在符号周期内对信号抽样以判定波的频率，并根据频率值确定接收到的二进制值。

图1-8显示了采用频移键控对ASCI字母K进行调制。频率高的波被解析为二进制1，频率低的波被解析为二进制0。某些传统的802.11无线网络部署采用频移键控。由于人们对通信速度的要求越来越高，频移键控需要采用更昂贵的技术才能支持高速传输，因此频移键控并不适合在目前的无线通信中使用。

3.相移键控（PSK）

相移键控通过改变信号的相位来表示二进制数据，它是一种状态转换技术，即分别采用两种不同的相位代表二进制0和1。这种键控法使用相位的变化表示所传输的数据。接收端在符号周期内对信号抽样以判定波的相位，并根据相位值确定接收到的二进制值。图1-9显示了采用相移键控对ASCI字母K进行调制。以每个符号周期的起点作为参考点，相位改变被解析为二进制1，相位不变被解析为二进制0。

相移键控技术广泛用于802.11-2007标准定义的无线传输。接收端通常在符号周期内对信号进行抽样,并将当前抽样的相位与前一个抽样的相位进行比较以确定二者的差异。这种相位差(单位为°)称为差分(differential)，用于判定位值。高级的相移键控技术可以在每个符号内编码多个位。除使用两个相位外，也可以使用4个相位表示二进制值。在这种表示法中，每个相位代表两个二进制值(00、01、10或11)而非一个二进制值(0或1)，这就缩短了传输时间。采用两个以上相位传输数据的相移键控技术称为多进制相移键拉(Multiple Phase-Shift Keying, MPSK)，图1-10显示了采用多进制相移键控对ASCI字母K进行调制。从图中可以观察到4种可能的相位变化，每种相位变化被解析为两位数据而不是一位数据。与图1-9相比,图1-10采用的多进制相移键控技术减少了符号时间。

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