2ASK调制解调系统的设计.docx

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2ASK调制解调系统的设计

2ASK数字调制、解调系统的设计

摘要：

数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。

2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。

有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。

本设计主要采用相乘法来产生2ASK信号，实现2ASK的数字调制，采用相干解调法对2ASK信号进行解调。

关键词：

2ASK调制解调仿真波形

1设计任务与要求

1.1设计一个2ASK数字调制、解调系统；

1.2使用Multisim软件或EWB软件对系统单元电路进行仿真；

1.3对各个关键点进行波形测试，将仿真后的波形与电路图记下。

2方案设计与论证

2.12ASK的调制[1]

在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：

（1）相乘法：

通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为相乘法，其电路如图1所示。

在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完成调制。

图1相乘法

（2）开关法：

这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”的控制下分别接通和断开，这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式，它是2ASK的一种常用的方式。

以二进制数字信号去控制一个初始相位为0的正弦载波幅度，可得其时域表达式如下：

式中的各参数含义如下：

A为载波振幅，

为二进制数字调制信号，

为载波角频率，

为2ASK已调波。

二进制数字振幅键控电路原理模型如图2所示。

图2开关法

本设计选用相乘法来实现2ASK的调制。

2.22ASK的解调[2]

2ASK常见的解调方法分为非相干解调和相干解调两种。

（1）非相干解调

非相干解调又称为包络检波法，原理框图如图3所示。

在图中，接收信号首先通过一个带通滤波器，滤除带外噪音和杂散信号，同时图中的整流器和低通滤波器构成一个包络检波器，与常见的模拟AM信号的解调器相比，该图中增加了一个抽样判决器，它是用来对解调后的有畸变的数字信号进行定时判决，以提高数字信号的接收性能。

图3包络检波法（非相干解调）

（2）相干解调

相干解调是另外一种常见的解调方法，它是在接收端利用本地载波与接收信号进行相乘，得到包含基带信号频率分量的输出信号，然后通过低通滤波器滤除无用频率分量让基带信号通过，并将其送至抽样电路进行判决。

其电路原理图如图4所示，因为在相干解调法中相乘电路需要有相干载波

，这个信号是由收信机从接收信号中提取出来的，并且和接收信号的载波同频同相，所以这种方法比包络检波法要复杂些。

图4相干解调

本设计采用相干解调法来实现2ASK的解调。

3单元电路设计与参数计算

3.12ASK的调制

调制电路图如图5所示。

仿真后的2ASK信号波形如图6所示。

图52ASK的调制电路图

图62ASK的调制波形

3.22ASK的解调

3.2.12ASK信号经带通滤波器的单元电路

2ASK调制信号经带通滤波后的电路图如图7所示。

仿真后调制信号（上）与带同滤波后的波形（下）如图8所示。

图72ASK调制信号经带通滤波后的电路图

图8带通滤波后的波形

3.2.2带通滤波后的电路与本地载波经过相乘器

带通滤波后的电路与本地载波经过相乘器后的电路图如图9所示，仿真后带通滤波后的波形（上）与相乘器的输出波形（下）如图10所示。

图9带通滤波信号与载波相乘的电路图

图10带通滤波后波形与相乘器的输出波

3.2.3低通滤波器

相乘器输出信号经过低通滤波后的电路图[3]如图11所示，仿真后相乘器输出波（上）与低通滤波后的波形（下）如图12所示。

图11低通滤波后的电路图

图12相乘器输出波与低通滤波后的波形

3.2.4抽样判决器

低通滤波后的信号经过抽样判决后的电路图[4]如图13所示，仿真后基带信号波（下）与抽样判决后的波形（上）如图14所示。

图13抽样判决电路图

图14抽样判决后的波形与基带信号波形

4总原理图及元器件清单

4.1总原理图

2ASK的调制与解调系统的总原理图如图15所示。

图152ASK的调制与解调系统总原理图

4.2元件清单

总原理图所用元件的清单图表1所示。

表1元件清单

元件序号

型号

主要参数

数量

备注

R1

RESISTOR

30.1kΩ

1

1％

R2

RESISTOR

30.1kΩ

1

1％

R3

RESISTOR

30.1kΩ

1

1％

R4

RESISTOR

30.1kΩ

1

1％

R5

RESISTOR

10.0kΩ

1

1％

R6

RESISTOR

10.0kΩ

1

1％

R7

RESISTOR

5.90kΩ

1

1％

R8

RESISTOR

5.76kΩ

1

1％

R9

RESISTOR

10.0kΩ

1

1％

R10

RESISTOR

5.11kΩ

1

1％

C1

CAPACITOR

2.0nF

1

C2

CAPACITOR

2.0nF

1

C3

CAPACITOR

1.0nF

1

C4

CAPACITOR

1.0nF

1

C5

CAPACITOR

47nF

1

U1,U2

OPAMP

2

U3

OPAMP

3554BM

1

U4

COMPARATOR

LM311D

1

U5

CMOS_5V

40106BT_5V

1

VCC

POWER

12V

2

VEE

POWER

-12V

1

V4,V5

POWER

15V

2

A1,A2

MULTIPLE

2

5安装与调试[5]

5.1安装

准备好元件、设备，并检查设备是否完好、元件是否符合标准。

检查无误后，按照原理图将元件连接好，注意各元件在插件板上的布局要合理，使元器件之间的连线尽可能短，特别是信号的传递通道要尽可能取捷径，并且远离强干扰源；接地的高阻阻抗要低，布线的电感成分应尽可能的小，要防止电路之间的高频连接。

5.2调试

①静态调试：

先不加输入信号，测量此时电路有关点的电位是否正常。

若有不正常现象，则应找出故障点和故障原因以及解决故障的措施。

一般应特别注意管子与集成电路是否正常工作，其次是所使用的电路元件参数是否有错，以及电路连线是否有错等。

②动态调试：

加上输入信号，观测电路输出信号是否符合要求。

若输入信号为周期性的变化信号，可用示波器观测输出信号。

调试的方法是在电路的输入端接入适当频率和幅值的信号，并随着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。

发现故障现象，应采取不同的方法缩小故障范围，最终设法排除故障。

6性能测试与分析

用示波器测试各个关键点的输出波形：

2ASK-OUT：

调试后产生的2ASK信号；

BDF_OUT：

带通滤波后的信号；

BM：

带通滤波输出与载波相乘后的的信号；

LDF_OUT：

低通滤波后的信号；

OUT：

抽样判决后恢复的信号；

BS：

定时脉冲。

对得到的波形进行分析得：

由于噪音的干扰,波形存在一定的失真，尤其是低通滤波后的波形失真较大，所以经过抽样判决整形后可以再生数字基带脉冲，如果是理想状态，得到的波形会更加平滑。

7结论与心得

振幅键控调制（ASK）因为传输效率低,在实际中很少采用，因此本设计是由数字基带脉冲信号与载波信号相乘来实现振幅键控的调制。

在对2ASK的解调过程中，低通滤波后的波形失真较大，经过抽样判决整形后可以再生数字基带脉冲。

但是，在实践中，从2ASK信号提取载波需要相应的电路，将会给设备增加复杂性，为了简化设备，目前很少采用同步检波来解调2ASK信号[6]。

通过此次课程设计，我学会了2ASK通信系统的设计与仿真。

通过波形的可视化，使得系统更加形象，理解的更加透彻，在实验中关于滤波器的选择上遇到了困难，多亏老师和同学们的帮助，使我克服困难顺利完成课程设计。

通过仿真系统，能够深刻理解通信系统的原理和具体实现法案，而且通过实际课程设计，积累了宝贵的实践经验，掌握了multisim仿真软件的操作。

同时要感谢同学们无私的帮助，让我觉得学习是一个快乐的过程。

在与他人的交流和讨论中我受益匪浅，同时也被同学们刻苦钻研的精神所深深感染。

乐于助人，耐心的解答我提出的问题，对我的论文提出了许多中肯的修改意见，并对一些技术上的细节给予了很大的帮助。

8参考文献

[1]李志菁.数字通信技术[M].北京:

机械工业出版社,2005,92-95.

[2]陈霞,杨现德.现代通信原理与技术[M].济南:

山东科学技术出版社,2008,67-70.

[3]黄智伟.基于NIMultisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:

电子工业出版社,2008,108-118.

[4]郭锁利,刘延飞,李琪.基于Multisim9的电子系统设计、仿真与综合应用[M].北京:

人民邮电出版社,2008,210-212.

[5]付家才.电子实验与实践[M].北京:

高等教育出版社,2004,7-11.

[6]林理明.数字通信技术[M].北京:

高等教育出版社,2006,66-68.

2ASKdigitalmodulationanddemodulationsystem

Abstract:

Digitalamplitudemodulationrate,alsoknownaskeying（ASK）,binarykeyingraterecordedas2ASK.2ASKtheuseofdigitalinformationonbehalfofthe"0"or"1"rectangularpulseofbasebandtoASKforacarriersothatcarriertointermittentoutput.Carriersaidthatoutputhassent"1",nocarrierthatsenttheoutput"0."Themainuseofthisdesignphasetohaveamultiplication2ASKsignaltoachievethe2ASKdigitalmodulation,theuseofcoherentdemodulation2ASKsignaldemodulator.

Keywords:

2ASKmodulationdemodulationsimulationwaveform.