通原实验2 ASK实验

采用的是键控法；解调采用的时非相干解调：
提供128KHZ正 M序列提供数字 成调制器 加器后输出 实验用2ASK调制与解调器的系统组成原理框图如图示：调制 弦载波信号 基带信号NRZ
F1/幅度；控制 128KHZ幅度
K1；控制M序列位 数；7/15转换
K3；控制调制方式 K2；控制NRZ转换 转换 厚德博学 追求卓越
传输带宽。 2ASK信号的带宽是码元速率的2倍。
P2 ASK f
B2 ASK 2 f s
fS 0 fS
Pm f
P2 ASK f
fC
fC
f
2ASK 信号频谱
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1、5 2ASK的解调原理
S 2 ASK t
有两种基本解调方法：非相干解调 (包络检测)和相 干解调: 定时脉冲 BPF 整流器 LPF 判决
本次实验项目：涉及的通信技术为：
数字基带信号 与数字频带信 号之间的转换 数字调制与 数字解调 信息传输技 术之 数字调制技术 类型：ASK、 FSK、PSK
实验研究与验证的内容是：
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实验应当具备的基础知识
1、数字调制 为便于基带信号的传输、提高抗干扰能力和有效利用 带宽，通常需要通过调制技术将信号的频谱搬移到适合信 道和噪声特性的频率范围内进行传输。在数字通信系统中； 将用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为 频带数字信号的过程，称为数字调制。 2、数字解调 在通信系统的接收端，必须实施对已调信号进行解 调，才能恢复出原来的消息。在数字通信系统中；将 已 调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把 频带数字信号还原成基带数字信号的反变换过程，称为 厚德博学 追求卓越 数字解调。
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一、实验目的
数字振幅调制是数据通信中一种古老的通信方式 ，使用较多的方面是早期的莫尔斯电报系统。现代数 字通信设备中，几乎不用，但它是各种数字调制的基 础，通过此实验：
1、进一步加深对数字调制技术中的振幅键控ASK 调制与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。 2、掌握并学会对ASK调制/解调信号的测试技能。
适当调节f1/幅度； 1.载波信号测量：记录信号参数与波形。 使幅度为2.5Vp-p 2.数字基带信号测量：记录信号参数与波形。（M=7） 3.2ASK信号测量：记录信号波形。
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二、实验内容
1. 振幅键控ASK调制与解调电路的组成与 分析。 2. 载波信号的产生与测量 3. 数字基带信号的产生与观测 4. ASK信号的产生与2ASK频谱的测量 5. 2ASK信号的解调测量
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三、实验应知知识
1.数字振幅键控ASK的基本原理
1、1 ASK与2SAK的定义
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实验应知知识介绍完毕
谢谢!
实验开始
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实验现场操作规程
5.1 注意人身安全和仪器设备的安全
为了防止器件损坏，在切断实验电路板上的电源后才能改接电路。 调换仪器时应切断实验台的电源。 逐步养成用右手进行单手操作的习惯。
a、注意安全操作规程，确保人身安全
b、爱护仪器设备
(a) 非相干解调
an
0
发送数据 2ASK 整流输出 低通输出 判决输出
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
厚德博学 追求卓越 相干解调
S 2 ASK t
BPF
CoS c t
LPF (b) 相干解调
判决 定时脉冲
an
0
发送数据
1
0
0
1
1
1
2ASK 载波
相乘输出
低通输出
判决输出 1 0 0 1 1 1 0
仪器在使用过程中，不必经常开关电源。 切忌无目的的拨弄仪器面板上的开关和按钮。 仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！ 当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然 后逐渐减小量程。
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实验用数字调制与解调电路模块的基本组成
本实验电路以单元模块电路为基础构成，系统组成如图所示,它包括有：
四、实验内容与步骤
载波信号 产生模块 数字基带信 号产生模块 差分编/译码器
反相器 调制器
耦合与整 流模块
低通 滤波
锁相环 模块 加法器
电压 比较
乘法器 抽样判决 模块 厚德博学 追求卓越
2.3 实验用2ASK调制与解调电路的基本组成 模拟开关MC4053构 2ASK信号经相
k
t
相 乘 器
u2 ASK Vcm[ ak g (t KTs ] cos(c o )
k
u t
由此基本原理可知：2ASK信号的产生，是用数字信号控制载波的有 厚德博学 追求卓越 或无，其信号的产生还别的方法-即开关电路实现。
1、3、2 键控调制法
键控调制法的基本电路如图所示： 它主要由开关电路和载波振荡器构成。
波形变换
正弦波
128K F1/0相
调制器
相 2ASK/OUT 加 器
8K CP
M序列
绝对码
2ASK调制
测试数 据观察 与记录
1.载波信号测量：记录信号参数与波形。
适当调节f1/幅度 ；使幅度为2Vp-p 2.数字基带信号测量：记录信号参数与波形。（M=7）
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128KHZ 方波
8KHZ 四、实验内容与步骤 方波 实验 准备
t
1 、4
2ASK 的功率谱特性
为了更深入掌握2ASK信号的性质，除时域分析外，还应进行 频域分析。由于二进制序列一般为随机序列，其频域分析的对象 应为信号功率谱密度。 经分析可知，2ASK信号的双边功率谱密度表达式为： 1 2 2 P2 ASK ( f ) f s P(1 P) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
通信原理实验
第二单元
数字调制与解调系统实验
数字调制与解调技术的重点是:数字基带信号与数字频带信号之 间的转换,实验的目的是掌握实现这种转换的技术。目前采用最多 的方法是键控法,它是用数字基带信号控制高频载波的可控参数。 实际工程中常应用的数字调制方式有:ASK、FSK与PSK。 厚德博学 追求卓越

c


载波c(t)的瞬时幅度、频率或相位。相应的已调信号可表示 为： S t At cos t t
m
已调波的瞬时幅度
已调波的瞬时频率
已调波的瞬时相位 厚德博学 追求卓越
实验二 （1）
数字振幅键控ASK 调制与解调实验
基带信号是各类数字通信系统传输的对象
载波信号是各种调制所必须的传送载体
知识要点：数字调制的特点和分类
“数字通信系统”具有很多优点。其中最重要的一点是数字信 号的再生性。数字调制将基带数字信号搬移到更适于传输的高频带， 同时将数字信息加载到高频载波的某一参数上，从而在接收端实现 再生。 虽然从过程上，数字调制似乎与模拟调制类似，但二者最大的区 别是，模拟信号在传输过程中引入的噪声是无法在接收端完全消除 源自文库。而数字调制则有可能（S/N比较好时）做到这一点。
用数字基带信号控制载波的幅度，使载波的幅度随数字基带信号的变化 规律而变化的调制方式，称ASK。 若数字基带信号为二进制序列而实现的振幅键控，则为2ASK
1、2 ASK基本原理
在振幅键控中，用二进制数字基带信号中的“1”或“0”，来控制载波 幅度的有或无。使载波幅度随着数字基带信号而变化。若有载波表示二进制 基带信号“1”，无载波表示二进制基带信号“0” ，这样就可以得到2ASK信 号，即实现了用载波的有和无来传送了数字信号。 这种二进制振幅键控方式实际上是控制载波振幅的通或断，故称为通 — 断键控（OOK）。 厚德博学 追求卓越
四、实验内容与步骤
实验项目1 ：2ASK信号产生与测量
说明：什么是振幅 键控？
连接实验电路电源 连接128K/8K方波 K1=1/K2=4/K3=3 连接相应单元电路
请你参考《通信原理》课程所学2ASK 调制 实验 系统电路组成，根据实验室提供的“数字调制与解 准备 调电路模块”，自己构建并画出，用键控方式实现 2ASK调制系统的实验电路框图。 128K 方波
1、 3
1、3、1
实现数字振幅键控(ASK)的基本电路
实现2ASK信号的具体电路很多，但常用的基本电路有两种： 模拟幅度调制法
模拟幅度调制法的基本电路如图所示： u
工作原理:
载波信号 c Vcm cos(ct o ) u
t 二进制已调信号
u2 ASK
数字基带信号 m(t ) ak g (t kT s)
实验应当具备的基础知识
3、数字通信系统的特点
数字通信系统传输的是离散的数字信号，与模拟通信相比，更 能适应现代通信系统的要求。 1、抗干扰能力强，尤其中继传输，可再生而消除噪声的积累； 2、传输差错可以控制，从而改善传输质量； 3、便于使用现代数字信号处理技术来对数字信息进行处理； 4、易于做高保密性的加密处理； 5、可以综合传递各种消息，使通信系统的功能增强。
根据基带信号的电平数不同，数字调制分为二进制数字调制和 多进制数字调制；按载波携带信息的参数不同，数字调制又可分为 幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。数字调制还具 有一个优点，就是上述几个参数可以结合使用。例如QAM本质上就 是ASK与PSK的一种结合调制方式。 厚德博学 追求卓越
连接实验电路电源
实验项目1 ：2ASK信号产生与测量
2ASK系统测试电路框图如图示
128KHZ 方波/IN
示波器 连接128K/8K 方波 CH2
K1=1/K2=4/K3=3 连接相应单元电路
示波器CH1
8KHZ 方波CP/IN K1=1 K2=4 K3=3 2ASK/OUT
示波器CH1
测试数 据观察 与记录
正因如此，数字通信系统才能在各方面逐渐代替模拟 通信系统成为现代通信的最基本方式。
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实验应当具备的基础知识
4、数字调制的基本原理
数字信号对载波的调制与模拟信号对载波的调制类似，它同样 由此可知，在数字通信系统，基本的调制方式有三种：即数字振 可以控制载波的振幅、频率或相位的变化。不同的是，数字调制是 幅调制 ASK；数字频率调制FSK；数字相位调制PSK。 用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波 的离散调制参量进行检测的。 载波的相位 载波的幅度 载波的频率 三种不同的数字调制方式，各有特点： ASK由于其抗衰落性能差， 一个正弦波信号，通常有三个参数确定：即幅度、频率和相位 误码率大，几乎不能在移动通信中使用。与其相比 FSK实现起来较容 因此可将载波表示为 易，抗噪声与抗衰减的性能较好，因此它在中低速数据传输中有着 c t Ac cos c t PSK 广泛的应用。而就频带利用率和抗噪声性能两个方面看，理论上 系统最佳。 数字调制的原理或过程就是用数字基带信号m(t)去改变


1 2 2 2 f s (1 p) G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
上式表明，2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成： （1）由
g (t ) 经线性幅度调制所形成的双边带连续谱；
（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。 厚德博学 追求卓越
1、4 2ASK 的功率谱特性
2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬 移，频谱宽度是二进制基带信号频谱 Pm ( f )的2倍。
对信号进行频域分析的主要目的之一就是确定信号的带宽。在 谱零点带宽 B2ASK 不同应用场合，信号带宽有多种度量定义，但最常用和最简单的 带宽定义是以功率谱主瓣宽度为度量的“谱零点带宽”，这种带 宽定义特别适用于功率谱主瓣包含信号大部分功率的信号。显然 在功率谱密度的第一过零点之间集中了信号 ，2ASK 信号的谱零点带宽为： 的主要功率，因此常取第一对过零点的带宽作为 B2 ASK [( f c Rs ) ( f c Rs )] f 0 2Rs 2 / Ts
开关电路中的电子开关的通 /断受数字基带信号的控制。 键控法的特点：数字电路实现，调制变换速
载波信号直接加到模拟开关的输入端 数字基带直接加到模拟开关的控制端 率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高。 u 载波发生器 t
K
u
IN OUT
t
u
u 数字基带信号
t 当数字基带为“1”时，K接通，信号有输出。 由于数字基带信号的“0/1” 变化，使得载波的输出发生有无 当数字基带为“0”时，K断开，信号无输出。 变化，即实现了载波的振幅控制 ，这就是 2ASK。 追求卓越 厚德博学