2ASK数字传输系统

1、1通信系统的原理 通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图象等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图象等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端

2、设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。 一个通信系统的结构包括信息源，发送设备，信道，噪声源，接收设备，受信者。信息源是消息的产生地， 其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或基带信号。发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。信道是指传输信号的物理媒质。噪声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的，并且是人们所不希望的。噪声的来源

3、是多样的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换， 即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。受信者是传输信息的归宿点， 其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。 下面为二进制振幅键控（2ASK）数字通信系统的设计。 2 2ASK介绍 设信息源发出的是由二进制符号0、1组成的序列，且假定0符号出现的概率为P，1符号出现概率为1-P,它们彼此独立。那么借助于幅度调制的

4、原理，一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正玹载波的相乘，即： （2-1）这里q（t）是持续时间为的矩形脉冲，而的取值服从下述关系 （2-2） 令：S（t）= （2-3）则： （2-4）通常，二进制振幅键控信号的产生的方法有两种。如图所示，图2.1就是一般的模拟调制方法，不过这里的是s（t）由上式（2-3）规定。图2.2就是一种键控方法，这里开关电路受s(t)控制。二进制振幅键控信号，若一个信号状态始终为零，相当于处于断开状态，此时常称为通断键控信号（OOK）信号。图2.1模拟调制 图2.2数字键控法如同AM信号的解调方法一样，OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干

5、解调（包络检波）和（同步检波）。相应的接收系统组成的方框图如图所示。 二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信系统中用得不多。 带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，即，包络检波器输出为s(t)。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数

6、字序列。 图2.3 2ASK非相干解调接收系统 图2.4 2ASK相干解调接收系统3 ASK振幅调制3.1调制系统本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、序列发生器、调制器、相加器和有源带通滤波器等构成。1） 主载波振荡器主要提供2ASK的载波和信码的定时信号，可用有源高通滤波器，产生的振荡频率为2950Hz载波，要求输出频率可调。此次设计的载波主要是通过方波四分频后，然后在通过波变窗口，得到我所需要的载波。图3.1 波变原理图傅利叶分析的观点,所有周期信号都可以分解为(正弦或余弦)基频分量和倍频分量的和.此线路的RC线路,正是典型的高通滤波器.也就是将方波信号中的低频分量滤掉,

7、剩下的就是频率较高的基频和倍频分量了.考虑到此滤波器频响特性并不理想,实际上并不可能完全滤掉倍频分量,这就是波形失真的根源.同样,引入高频负反馈,原则上跟此前的RC线路一样,也是为了更多的滤掉倍频分量.此波变原理图中，RC为共同滤波器，同时RC与运放构成微分电路，后面的LC构成选频网络，设置L与C的参数最后得到的载波的频率与课程要求的相同为：2950HZ。2） 分频器在设计电路图中我们采用了的是1180kHZ的方波，所以为了获得2950HZ的载波就必须才分频器。为了设计的简单，在设计的过程中采用的是CD4040芯片实现分频。管脚图如下图所示：图3.2 4040芯片的管脚3） M序列发生器M序列

8、是最长线性反馈移存器序列的简称，它是由带线性反馈的移存器产生的周期最长的一种序列。M序列发生器用D触发器构成四级移位寄存器组成，形成长度为24-1=15位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s 图3.3 M序列发生器M序列采用的是11800HZ三十二分频后的方波脉冲信号。输出的序列值为：0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 14） 调制器调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路（或直接选用集成模拟开关）与采用集成模拟乘法器。相加器直接调用EWB中的加法器模块。我们这次采用的是电子开关电路。电子开关的内部电路图如下图所示：图3.4 电子开关的管脚图CD4066 是一种四路

9、电子开关集成电路，在电视机、影碟机、电话机、各种电子仪器仪表等上应用相当广泛。 CD4066功能特点 CD4066 集成电路内部主要由四路功能完全相同的电子开关组成，各组开关分别受其相应引脚输入的电平控制，使电子开关接通或断开。它们的控制引脚为13脚(控制与间开关)、脚(控制与间开关)、脚(控制与间开关)、12脚(控制与11间开关)。为实现2ASK的调制我们将M序列输入1C，将载波信号输入到1A，然后将1B输出即为2ASK信号。输出波形如下图所示：图3.5 调制输出波形5） 放大电路调制信号通过载波后，幅度会受到电子开关电路的牵制，驱动能力减小，所以在调制输出后加一个运算放大器。电路如下图所示

10、：图3.6 放大电路放大器输出后波形：图3.7经放大器输出的调制波形3.2 解调系统本次综合设计实验的解调系统可以采用同步检波。也可以采用分离滤波法中的非相干检测法。对于非相干检测法，其系统电路构成如图所示。在了解与掌握了2FSK非相干检测法系统电路的基础上，进行自己的设计与实验。需要设计的单元电路有：图3.8 2ASK非相干解调电路原理图高通滤波器：要求采用RC无源电路，构成三阶高通滤波器。已知2ASK的中心频率f,且滤波器的通带频率：，所以有： 整流电路： 调制信号通过一个二极管进行整流然后通过低通滤波器，积分。低通滤波器低通滤波器为一般RC滤波器电路，将整流后的波形进行积分。电压比较器电

11、压比较器用运算放大器构成迟滞比较器，参考电压给定为0.5V。4.电路的仿真根据以上的分运用EWB软件绘制出2ASK的电路图为：图4.1 2ASK的调制与解调调制波形：通过整流和低通后的波形：输出的m序列为：5心得体会课程设计是提高学生动手能力与灵活应用所学知识的重要课程。它把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。我们应该利用课程设计提高自己的实践能力，使我们所学的理论知识更加的系统化，提高理论结合实际的认识。在这次课程设计的过程中遇到了很多问题，在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。在设计过程中让我再次的对所学知识有了新的认识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到的问题最后在同学们的帮助下也一个又一个的克服了，最终完了这次课程设计。这次课程设计历时一个多星期，在这段时间里我们学到了很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过