数字调制ASK实验

1、通信原理实验通信原理实验 数字调制与解调系统实验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调制与解调技术的重点是: :数字基带信号与数字频带数字基带信号与数字频带信号之间的转换。信号之间的转换。 目前采用最多的方法是键控法目前采用最多的方法是键控法, ,是用数字基带信号控制高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:ASK、PSKPSK与与FSKFSK。实验项目实验项目涉及的通信技术涉及的通信技术信息信息传输传输技术技术数字调数字调制与数制与数字解调字解调实验实验研究与验证的内容研究与验证的内

2、容数字基带信号与数字频带信号之间的相互转换 数字调制技数字调制技术类型：术类型：ASKASK、PSKPSK、FSKFSK已调信号通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，号还原成基带数字信号的反变换过程， 实验应具备的基础知识实验应具备的基础知识 用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频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，带数字信号的过程，1、数字调制2、数字解调 实验应具备的基础知识实验应具备的基础知识 3、数字通信系统的特点 数字通信系统传输的是

3、离散的数字信号，与模拟通信相比，更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：能适应现代通信系统的要求： 正因如此，数字通信系统才能在各方面逐渐代替模拟正因如此，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。通信系统成为现代通信的最基本方式。（1）抗干扰能力强，尤其中继传输，可再生而消除噪声的积累；）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；）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；）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、；（4）易于做高保密性的加密处理；）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。）可以综合传递各种消息，使通信系统的功能增强。4、数字调制的基本原理 实验应具备的基础知识实验应具备的基础知识 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。的离散调制

5、参量进行检测的。 tAtccccos tttAtScm cos 由此可知，在数字通信系统，基本的调制方式有三种：即数字由此可知，在数字通信系统，基本的调制方式有三种：即数字振幅调制振幅调制ASKASK；数字；数字频率调制频率调制FSKFSK；数字；数字相位调制相位调制PSKPSK。 数字振幅键控数字振幅键控ASKASK 调制与解调实验调制与解调实验（1 1）基带信号是各类数字通信系统传输的对象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载波信号是各种调制所必须的传送载体一、实验目的 2 2、掌握并学会对、掌握并学会对ASKASK调制调制/ /解调信号的测试技能。解调信

6、号的测试技能。 数字振幅调制是数据通信中一种古老的通信方式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，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：础，通过此实验： 1 1、进一步加深对数字调制技术中的振幅键控、进一步加深对数字调制技术中的振幅键控ASKASK调制与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。调制与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。二、实验内容3. 3. 数字基带信号的产生与观测数字基带信号的产生与观测2. 2. 载波信号的产生与

7、测量载波信号的产生与测量4. 2ASK4. 2ASK信号的产生与信号的产生与2ASK2ASK频谱的测量频谱的测量1. 1. 振幅键控振幅键控ASKASK调制与解调电路的组成与分析调制与解调电路的组成与分析5. 2ASK5. 2ASK信号的解调测量信号的解调测量三、实验应知知识1.1.数字振幅键控数字振幅键控ASKASK的基本原理的基本原理1.1 1.1 ASKASK与与2SAK2SAK的定义的定义 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，称规律而变化的调制方式，称ASKASK。 若数字基带

8、信号为二进制序列而实现的振幅键控，则为若数字基带信号为二进制序列而实现的振幅键控，则为2ASK2ASK。1.2 1.2 ASKASK基本原理基本原理 在振幅键控中，用二进制数字基带信号中的在振幅键控中，用二进制数字基带信号中的“1 1”或或“0 0”，来控制载波幅，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带信号“1 1”，无载波表示二进制基带信号，无载波表示二进制基带信号“0 0” ，这样就可以得到，这样就可以得到2ASK2ASK信号，信号，即即实现了用载波的有和无来传送数字信号实现了

9、用载波的有和无来传送数字信号。 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（断键控（OOKOOK）。）。 1 1.3.3 实现数字振幅键控实现数字振幅键控(ASK)(ASK)的基本电路的基本电路 实现实现2ASK2ASK信号的具体电路很多，但常用的基本电路有两种：信号的具体电路很多，但常用的基本电路有两种：1 1. .3 3. .1 1 模拟幅度调制法模拟幅度调制法模拟幅度调制法的基本电路如图所示：模拟幅度调制法的基本电路如图所示：载波信号载波信号cos()Vtccmco数字基带信号数字基带信号( )()km

10、tag tkTks工作原理工作原理: :utut相相乘乘器器二进制已调信号二进制已调信号ASKu2kocskcmASKKTtgaVu)cos(2ut由此基本原理可知：由此基本原理可知：2ASK2ASK信号的产生，是用数字信号控制载波的有信号的产生，是用数字信号控制载波的有或无，其信号的产生还有别的方法或无，其信号的产生还有别的方法即开关电路实现。即开关电路实现。载波发生器载波发生器数字基带信号数字基带信号ututINOUTK它主要由开关电路和载波振荡器构成。它主要由开关电路和载波振荡器构成。开关电路中的电子开关的通开关电路中的电子开关的通/ /断受数字基带信号的控制。断受数字基带信号的控制。载

11、波信号直接加到模拟开关的输入端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数字基带直接加到模拟开关的控制端当数字基带为当数字基带为“1 1”时，时，K K接通，信号有输出。接通，信号有输出。ut当数字基带为当数字基带为“0 0”时，时，K K断开，信号无输出。断开，信号无输出。键控调制法的基本电路如图所示：键控调制法的基本电路如图所示：ut 由于数字基带信号的由于数字基带信号的“0/10/1”变化，使得载波的输出发生有无变化，使得载波的输出发生有无变化，即实现了载波的振幅控制变化，即实现了载波的振幅控制，这就是，这就是2ASK2ASK。1 1. .3 3. .2 2 键控调

12、制键控调制法法 为了更深入掌握为了更深入掌握2ASK2ASK信号的性质，除时域分析外，还应进行信号的性质，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。应为信号功率谱密度。 经分析可知，经分析可知，2ASK2ASK信号的双边功率谱密度表达式为：信号的双边功率谱密度表达式为：222)()()1 (41)(ccsASKffGffGPPffP上式表明，上式表明，2ASK2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：信号的功率谱密度由两个部分组成：( )g t（2 2）由被调载波分量确定的载频）由被调

13、载波分量确定的载频离散谱离散谱。经线性幅度调制所形成的双边带经线性幅度调制所形成的双边带连续谱连续谱；（1 1）由矩形波）由矩形波 ccsffffGPf2220141)( fPmsASKfB22 0fSf SfCf Cf fPASK2 fPASK2 fPm tSASK2 na非相干解调非相干解调(包络检测包络检测)电路特点：设备简单，但抗噪性能较差。电路特点：设备简单，但抗噪性能较差。tccos tSASK2 na相干解调相干解调(同步检测同步检测)电路特点：设备复杂，但抗噪性能较好。电路特点：设备复杂，但抗噪性能较好。 实验应知知识介绍完毕实验应知知识介绍完毕实实 验验 开开 始始谢谢谢谢!

14、 !实验现场操作规程 a a、注意安全操作规程，确保人身安全、注意安全操作规程，确保人身安全5.1 5.1 注意人身安全和仪器设备的安全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。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。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。逐步养成用右手进行单手操作的习惯。 b b、爱护仪器设备、爱护仪器设备仪器在使用过程中，不必经常开关电源。仪器在使用过程中，不必经常开关电源。切忌切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。仪

15、器设备出现问题，请向老师寻求帮助，仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿请勿随便调换配件。随便调换配件。注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！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。逐渐减小量程。 实验用数字调制与解调电路模块的基本分区：实验用数字调制与解调电路模块的基本分区：四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤数字信号源区数字信号源区调制区调制区同步载波提取区同步载波提取区基带信号及相基带信号及相/绝码转换区绝码转换区解调区解调区M M序列与相序列与相/

16、 /绝码变换电路绝码变换电路数字数字信号源信号源电路电路数字调制电路数字调制电路载波同步电路载波同步电路数字解调电路数字解调电路 实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2ASK调制解调单元模块电路调制解调单元模块电路数字方波信数字方波信号产生模块号产生模块电电源源M序列产生模块序列产生模块波形变换波形变换及幅度调及幅度调节模块节模块调制器调制器电压电压比较比较实验用实验用2ASK2ASK调制与解调电路的基本模块连接调制与解调电路的基本模块连接调制采用的是键控法；解调采用的是非相干解调。调制采用的是键控法；解调采用的

17、是非相干解调。128KHz方波方波NRZ信号信号8KHz时钟时钟调制连接调制连接解调连接解调连接S2短接左短接左S3短接上短接上2ASK信号信号8KHz同步时钟同步时钟S4短接上短接上S6短接上短接上请参考请参考通信原理通信原理课程所学课程所学2ASK 调制调制系统电路组成，根据提供的系统电路组成，根据提供的“数字调制解数字调制解调与载波同步模块调与载波同步模块”，自己构建并画出用，自己构建并画出用键控方式实现键控方式实现2ASK调制系统的实验电路调制系统的实验电路框图。框图。四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤项目项目1 1 ：2ASK2ASK信号产生与测量信号产生与测量128K128K正弦

18、波正弦波调制器调制器2ASK2ASK调制调制128K128K方波方波8K8KCPCP波形变换波形变换NRZNRZ码码(M(M序列序列) )(2ASK)(2ASK)MOD-OUTMOD-OUT实验实验准备准备S2=S2=左左/S3=/S3=上上连接实验电路电源连接实验电路电源连接连接SQ128KHzSQ1-INSQ128KHzSQ1-IN测试数测试数据观察据观察与记录与记录载波信号测量：记录信号参数与波形。载波信号测量：记录信号参数与波形。数字基带信号测量：记录信号参数与波形。（数字基带信号测量：记录信号参数与波形。（M=7M=7）2ASK2ASK信号测量：记录信号参数与波形。信号测量：记录信号

19、参数与波形。说明：说明：什么是振幅键控？什么是振幅键控？连接连接SQ8KHzCLK-INSQ8KHzCLK-IN连接连接NRZ-OUTNRZ-INNRZ-OUTNRZ-IN基本条件：载波频率基本条件：载波频率128K128KHzHz；传输速率；传输速率8KH8KHz z。四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤1. 2ASK1. 2ASK信号产生与测量信号产生与测量实验准备实验准备S2=S2=左左/S3=/S3=上上连接实验电路电源连接实验电路电源连接连接SQ128KHzSQ1-INSQ128KHzSQ1-IN连接连接SQ8KHzCLK-INSQ8KHzCLK-IN连接连接NRZ-OUTNRZ-I

20、NNRZ-OUTNRZ-IN测试数据观察与记录测试数据观察与记录：载波信号测量：记录信号参数与波形。载波信号测量：记录信号参数与波形。2ASK2ASK信号测量：记录信号波形。信号测量：记录信号波形。说明：说明：什么是什么是振幅键振幅键控？控？数字基带信号测量：记录信号参数与波形。数字基带信号测量：记录信号参数与波形。（M=7M=7）适当调节电位器适当调节电位器W1W1，使信，使信号幅度为号幅度为22.5Vp-p22.5Vp-p。示波器示波器CH1示波器示波器CH1示波器示波器CH2示波器示波器CH2四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤2. 2ASK2. 2ASK信号频谱（功率谱）测量信号频谱（

21、功率谱）测量实验准备：实验准备：保持前步骤电路的连接状态不变。保持前步骤电路的连接状态不变。测试数据观察与记录测试数据观察与记录：示波器示波器CH1示波器示波器CH2基带信号频谱测量：记录信号频谱。基带信号频谱测量：记录信号频谱。根据实验测量数据，根据实验测量数据， 说明实验用说明实验用2ASK2ASK系统的带宽为多少？系统的带宽为多少？2ASK2ASK信号频谱测量：记录信号频谱。信号频谱测量：记录信号频谱。TDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法1 1、保持示波器对被测信号的时域波形测量状态。、保持示波器对被测信号的时域波形测量状态。( (运行状态）运行状

22、态）主秒秒/ /格格FFTFFTCH1CH1 采样速率12.5KHZ/S TDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法2 2、示波器转换频谱仪操作、示波器转换频谱仪操作主秒秒/ /格格 采样速率12.5KHZ/S X2TDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法2 2、示波器转换频谱仪操作、示波器转换频谱仪操作光TDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法频率频率MathTDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法TDS-1002TDS-1002示波器频谱测量操作方法示波器频谱测量操作方法sASKfB22 四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤项目项目2 2：2ASK2ASK调制信号的解调测量调制信号的解调测量请参考请参考通信原理通信原理课程所学的对课程所学的对2ASK 调制信号采用非相干解调的调制信号采用非相干解调的系统电路组成，根据系统电路组成，根据 “数字调制解数字调制解调与载波同步模块调与载波同步模块”，自己构建并，自己构建并画出实现画出实现2ASK非相干解调系统的非相干解调系统的实验电路框图。实验电路框图