实验8、ASK调制解调(修改).docx

实验 8 ASK 调制解调一、实验目的1. 掌握ASK调制器的工作原理及性能测试；2. 掌握ASK包络检波法解调原理；3. 学习基于软件无线电技术实现ASK调制、解调的实现方法二、实验原理1. 调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输然而，实际中的大多数信道(如无线信 道)因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频 分量为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与 信道的特性相匹配这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号(已调信号)的过程称为数字调制(digital modulation)在接收端通过解调器把带通信号 还原成数字基带信号的过程称为数字解调(digital demodulation)通常把包括调制和解调 过程的数字传输系统叫做数字频带传输系统数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进制调制在二 进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；而在多进制调制中，信号参量可能有)种取 值本章主要讨论二进制数字调制系统的原理2. 2ASK 调制振幅键控(Amplitude Shift Keying，ASK)是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其 频率和初始相位保持不变。

在2ASK中，载波的幅度只有两种变换状态，分别对应二进制信 息“0”或“1”2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法实验中采用了数字键控 法，并且采用了最新的软件无线电技术结合可编程逻辑器件D/A转换器件的软件无线电结 构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 FSK调 制，还可以完成PSK，DPSK，QPSK，OQPSK等调制方式不仅如此，由于该模块具备可编程的 特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程在学习K, FSK 调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的 技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程可縮程谡辑器件图8-1 ASK调制电路原理框图在图中，信号基带时钟和基带数据输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置 的工作模式，完成ASK的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要 经过 D/A 器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随 器，便完成了整个调制系统1 , 1 0 | 0 1NRZ码2ASKf'0'l调制信号■1' 'J 'J 0 'J U『V 1'O OASK 调制结果示意图3.2 ASK 解调2ASK 解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，这们里我采用包络检波法，其原理框图如下图所示。

笛同歩解调轴岀O5TP3 Io 0 T抽样知决悄同步5T15TP5 判决电平■ 51P1:催戦入05TP4同歩时钟图8-2 2ASK解调包络检波法原理框图2ASK已调信号从"5TP1”测试点输入，信号先半波/全波整流，取出高于0电平的半波/全波波形，得“5T1”整形输出信号5T1 ”信号经低通滤波器后，滤波得“5TP7”滤波输出信号5TP7 ”信号再经电压比较电路进行电压判决，用来作比较的判决电压电平可通过“编码 器”旋转电位器来调节判决电压过高，可能造成部分数字信息的丢失；判决电压过低，可 能造成还原结果中出现错码因此，只有合理地选择判决电压，才能得到正确的解调结果抽样判决后的信号经位同步，还原出原始的NRZ码，从5TP3输出抽样判决用的时钟 信号就是2ASK基带信号的位同步信号，从“5TP4”输出，为本地提取的位同步信号另外，需要说明的是：（1）在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器来滤除带外的信 道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰的条件本实验简化了实验设备，在调制部分 的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道是理想的，所以在解调部分的输入端也没有加带通滤 波器匹配。

2）本实验平台ASK调制解调采用软件无线电的技术来实现，系统采样率是基带速率的速率基带速率＜载波频率＜8倍基带16 倍，因些实验时载波频率和基带间的关系应确保在解调过程中各测试点波形如下图所示：岛ASKH整输 抽判?u'Jl r，!判决输出11 0 01—判决电平1 I 1 0 I 0 1同步输出图8-3 2ASK解调各测试点波形4.实验框图及功能说明实验框图说明110 0 1在实验中会用使用2个实验单元：数字调制单元A4,数字解调单元A5框图中基带数据码型、速率，载波频率，整流方式，判决电平等均可设置；5. 框图中各个测量点说明★ 2P6 :基带数据输出；★ 2TP8：基带时钟输出;★ 4TP2: ASK 调制输出；★ 4VT11：载波输出；★ 5TP1 : ASK解调信号输入；★ 5T1：ASK 调制整形输出；★ 5TP7: 滤波输出；★ 5TP6: 本地判决电平输出，鼠标滚轮调编码器；★ 5TP4: 本地同步时钟输出；★ 5TP3: 解调数据输出三、实验任务1. ASK调制观测；2. ASK解调观测；3. ASK系统性能分析；四、实验步骤1. 实验准备(1) 获得实验权限，从浏览器进入实验平台；(2) 选择实验内容使用鼠标在通信原理实验目录选择：ASK调制解调实验，进入到ASK实验页面。

2. ASK 调制观测(1) 基带数据设置及时域观测使用鼠标点击“基带设置”按钮，设置基带数据为“15_PN”，速率“2K”用示波器 分别观察2P6和2TP8测试点，并记录波形，尝试改变基带数据输出类型和时钟频率，进行 观测，掌握基带数据设置的基本方法ASKlKiffi ［滤液遥｝90 o J OAOQ«o oTZAO(2) 基带数据频域观测基带数据选择“16比特”，速率“2K”，自行设置“1比特”基带数据打开示波器 的FFT功能，观测分析2P6的频谱特性观测分析其频谱变化思考将信号进行K调制频谱 会有什么变化？ASKACfl* （滤逋法）ASKH 制4VTt1eASKKiS (滤渡法)ASKiHIHItHQ甘 st*”=■nwk ti.腕IIm IT 订+ $i(3) ASK 调制信号时域观测设置基带数据2P6为“15-PN”或自行设置“16比特”,速率“2K”，示波器一个通道 测基带信号2P6,并用基带信号作示波器同步源；使用鼠标点击“载波频率”，设置载波频率 为“8KHZ”，用示波器另一个通道观测研究4TP2调制信号，并记录ASK调制信号特性；鼠标点击“载波频率”按钮，尝试改变SK调制的载波频率，观察ASK调制波形的变 化。

4) ASK 调制信号频域观测打开示波器的FFT功能，观测分析ASK调制信号4TP2的频谱特性调整ASK调制的载 波频率，观察ASK调制信号的频谱变化修改基带信号的设置伪随机序列、自设“16比 特”数据：如全“0”码，全“1”码)，观测调制信号的频谱变化，和基带信号频谱结合，分 析基带信号经ASK调制后，频谱的变化情况000,f3.ASK解调观测(5) ASK 解调整形输出观测在实验中ASK解调采用了包络检波法设置基带数据2P6为“15-PN”或自行设置“16 比特”，速率“2K”，设置载波频率为“8KHZ”示波器同时观测ASK调制输入5TP1和调制信号整形输出5T1，观测ASK调制整形前后 的波形对比，并思考后面怎么处理整形后波形；I ・10 ■匚c'OCQt}命 J OAO 懐OAO * 「紇.•oh0 0 0点击“半波整形”按钮，可切换到“全波整形”，通过示波器T观比较“半波整形”和 全波整形”的区别豳W 1 IE鮭I全波整形(6) 整形信号滤波后输出全波整形示波器同时观测ASK调制输入5TP1、整形输出5T1和滤波后输出5TP7，对比整形后输 出和滤波后输出，比较“半波整形”和“全波整形”滤波后输出的区别，并分析是否和基带信 号相关；码」古Oa 0LD 01團□ on彳o半波整形与基带信号无关电平有什么要求？轴＜屠和卿法］0^0判决电平为224时<*■1.11srm判决电平为57时r :町 P2(7) 判决输出观测判决输出的观测需要对示波器进行一些设置： 示波器通道 1 接基带信号 2P6；通道2和通道3的电压档位调节为一致(如电压档都是IV),同时将两个通道的基线调 整至重合，然后通道2接判决前的滤波输出5TP7，通道3接判决电平5TP6。

通道 4接判决后输出 5TP3结合当前的判决电平，判断判决后数据是否正确通过鼠标调整判决电平，观测5TP6 的变化以及判决后5TP3的变化情况观测在不同判决电平下的判决输出，分析解调对判决判决电平过小或者过大时，解调数据输出基本为一条直线，判决电平必须在判决门限 里8) 修改参数重新观测通过“载波频率”按钮，尝试逐渐修改ASK调制端载波频率，通过观测解调端各部分输 出，分析载波频率对解调端的影响isj-nss*■mn''iytiT直卿•£山恒駁《1总P

实验结束实验结束，从浏览器退出实验平台五、实验报告要求1.完成实验内容，记录并分析实验相关波形及数据；2. 描述ASK调制的基本原理；ASK是一种相对简单的调制方式，幅移键控(ASK)相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息 比特是通过载波的幅度来传递的二进制振幅键控(2ASK)，由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或 者关断，或者接通它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号 为“0”时，不传输载波其中s (t)为基带矩形脉冲一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成 单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频 谱搬移到载波频率附近3. 描述ASK包络检波法解调的原理，分析ASK系统性能六、思考题1•如果希望传输8K的基带数据，尝试设计一个合。