摘要：数字基带信号是一种频谱从零频或者低频开始的信号，广泛应用于近程通信系统中。本文分析了基带信号的频谱特性，从而可以了解信号需要的频带宽度、是否存在离散谱，确定能否从信号中提取定时信息，针对信号的频谱特点来选择匹配的信道。进而分析了几种特殊的基带信号的频谱特性，得出一系列结论，并对其进行Matlab仿真，验证了结果的正确性。
　　关键词：数字基带信号 连续谱 离散谱 带宽 频带利用率
　　引言
　　数字基带信号是低频信号，适合近距离传输。数字基带信号有单极性波形、双极性波形、单极性归零波形、双极性归零波形、差分波形和多电平波形六种形式。
　　1 基带信号的频谱特性
　　通过频谱分析，我们可以了解信号需要的频带宽度、是否存在离散谱，确定能否从信号中提取定时信息，针对信号的频谱特点来选择匹配的信道。
　　的双边功率谱密度为：
　　1.1 单极性NRZ（非归零）矩形脉冲序列的功率谱（等概率）
　　对于单极性波形 ，且等概（P=1/2）时，随机脉冲序列的双边功率谱密度为：
　　其频谱函数为：
　　当 时， 的取值情况为： ，故单极性NRZ功率谱含有直流分量 （m=0）；m为不等于零的整数时， ，无定时分量 。
　　1.2 单极性RZ（归零）矩形脉冲序列的功率谱（等概率）
　　其频谱函数为：
　　当 时， 的取值情况为： ，故单极性NRZ功率谱有直流分量 （m=0）；m为奇数时， ，故存在离散谱，有定时分量 ；m为偶数时， ，此时无离散谱。
　　1.3 双极性NRZ（非归零）矩形脉冲序列的功率谱（等概率）
　　对于双极性波形 ，且等概（P=1/2）时，随机脉冲序列的双边功率谱密度为
　　其频谱函数为：
　　1.4 双极性RZ（归零）矩形脉冲序列的功率谱（等概率）
　　其频谱函数为
　　1.5 双极性抽样函数Sinc的功率谱
　　若 ，输入二进制序列取值为1，-1（且假设等概出现），其频谱函数为：
　　1.6 时的功率谱
　　功率谱密度中没有连续谱分量，只有离散谱。为周期性序列，不含信息量。
　　通过比较上述波形及其功率谱，可以得出以下结论：
　　1、占用频带越宽，功率谱密度越低。NRZ的功率谱密度峰值时RZ功率谱密度峰值的4倍。
　　2、单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。单极性NRZ信号中没有定时分量，若想获得定时分量，要进行波形变换；单极性RZ信号中含有定时分量，可以直接提取它。“0”、“1”等概的双极性信号没有离散谱，也就是说没有直流分量和定时分量。对于“0”、“1”不等概的双极性信号，其离散谱依然存在。
　　3、双极性与单极性相比，功率谱密度增加了4倍。
　　4、若 ，则功率谱密度中没有连续谱分量，只有离散谱。为周期性序列，不含信息量。
　　5、功率谱密度的形状与g（t）相关，改变g（t）可改变功率谱密度的形状。
　　6、时间与带宽频率互换，能量与带宽频率互换。
　　2 结论
　　随机脉冲的功率谱密度可能包括两部分：连续谱和离散谱，对于连续谱而言，由于 和 不完全相同，故连续谱总是存在的；在一般情况下，离散谱也总是存在的，它可以使我们能够直接从输出中提取同步成份，这在研究位同步等问题是十分重要的。双极性脉冲非等概出现时，离散谱仍然存在。双极性脉冲等概出现时，其功率谱中不含离散成份。若 ，则功率谱密度中没有连续谱分量，只有离散谱。
　　参考文献：
　　[1] 张辉 曹丽娜.现代通信原理与技术（第三版）. 西安电子科技大学出版社