2ASK調(diào)制解調(diào)匯總

1、信息與電氣工程學(xué)院CDIO項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書（2013 /2014學(xué)年秋季）CDIO項(xiàng)目名稱： 電子應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目一級(jí)項(xiàng)目（第五學(xué)期） 專業(yè)班級(jí) ： 通信11-02班 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2014年01月02日目 錄1、CDIO設(shè)計(jì)目的 22、 CDIO設(shè)計(jì)正文22.1 2ASK調(diào)制解調(diào)工作原理22.1.1 2ASK調(diào)制工作原理22.2 2ASK解調(diào)工作原理 32.2.1 2ASK相干檢波法 32.2.2 2ASK包絡(luò)檢波法 42.3 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 7 2.3.1 matlism仿真2ASK調(diào)制原理實(shí)現(xiàn) 72.3.2 Matlism仿真2ASK解調(diào)

2、電路 82.3 Matlism仿真2ASK調(diào)制解調(diào)總體電路 93、設(shè)計(jì)總結(jié)心得 114、參考文獻(xiàn) 125、附錄表格 121、CDIO設(shè)計(jì)目的了解2ASK信號(hào)的頻譜與數(shù)字基帶信號(hào)頻譜之間的關(guān)系。理解2ASK調(diào)制的工作原理及電路組成。理解2ASK解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。掌握2ASK信號(hào)的頻譜特性。掌握2ASK調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計(jì)方法和過程。2、CDIO設(shè)計(jì)正文2.1 2ASK調(diào)制解調(diào)工作原理2.1.1 2ASK調(diào)制工作原理調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在2ASK調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)的輸

3、出。有載波輸出時(shí)表示“1”，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。2ASK信號(hào)可表示為（2-1）式中，為載波角頻率，是為單極性NRZ矩形脈沖序列（2-2）其中，g(t)是持續(xù)時(shí)間為的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù)字，當(dāng)，出現(xiàn)概率為P；當(dāng)，出現(xiàn)概率為（1-P）。在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：（1）相乘法：通過相乘器直接將載波和數(shù)字信號(hào)相乘得到輸出信號(hào)，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的振幅來(lái)調(diào)制正弦載波的方式稱為相乘法，其電路如圖2.1.1所示。在該電路中載波信號(hào)和二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸入到相乘器中完成調(diào)制。圖2.1.1 相乘法（2）開關(guān)法：這種方法是使

4、載波在二進(jìn)制信號(hào)“1”和“0”的控制下分別接通和斷開，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為開關(guān)鍵控方式，它是2ASK的一種常用的方式。以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)去控制一個(gè)初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時(shí)域表達(dá)式如下：式中的各參數(shù)含義如下：A為載波振幅，為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)，為載波角頻率，為2ASK已調(diào)波。二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控電路原理模型如圖2.1.2所示。圖2.1.2 開關(guān)法本設(shè)計(jì)選用相乘法來(lái)實(shí)現(xiàn)2ASK的調(diào)制。圖2.1.3 乘法器2ASK調(diào)制電路圖2.2 2ASK解調(diào)工作原理2.2.1 2ASK相干檢波法2ASK信號(hào)解調(diào)的常用方法主要有兩種：包絡(luò)檢波法和相干檢測(cè)法。相干檢波法原理方框圖如圖2.2.1所示。相干

5、檢測(cè)就是同步調(diào)解，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波或相干載波。利用此載波與收到的已調(diào)信號(hào)相乘，輸出為經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng)高頻分量后，即可輸出b(t)信號(hào)。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號(hào)的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。定時(shí)脈沖低通濾波器帶通濾波器抽樣判決器b(t)S2ASK信號(hào)costz(t)y(t)圖2.2.12ASK信號(hào)的相干解調(diào)雖然2ASK信號(hào)中確定存在著載波分量，原則上可以通過窄帶濾波器或鎖相環(huán)來(lái)提取同步載波，但這會(huì)給接受設(shè)備增加復(fù)雜性。因此，實(shí)際中很少采用相干解調(diào)法來(lái)解

6、調(diào)2ASK信號(hào)。2.2.2 2ASK包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法的原理如圖6所示。帶通濾波器恰好使2ASK信號(hào)完整的通過，經(jīng)包絡(luò)檢測(cè)后，輸出其包絡(luò)。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖，通過位于每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。不計(jì)噪聲影響時(shí)，帶通濾波器輸出為2ASK信號(hào)，即,包絡(luò)檢波器輸出為b(t)。經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。低 通濾波器整流器帶 通濾波器比較器2ASK已調(diào)信號(hào)比較電平輸出 圖2.2.22ASK包絡(luò)檢波法系統(tǒng)框圖整流器是一個(gè)整流裝置組成，是將交流電源轉(zhuǎn)化為直

7、流的裝置。它有兩個(gè)主要功能：第一，將交流電變成直流電，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時(shí)又起到一個(gè)充電器的作用。低通濾波器容許低頻信號(hào)通過, 但減弱(或減少)頻率高于截止頻率的信號(hào)的通過。帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。比較器的功能是對(duì)兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關(guān)系及排列順序。它能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置。比較電平是由2ASK峰值檢波并分壓而得到。整流器與低通濾波器（1）電路結(jié)構(gòu)及工作原理整流器與低通濾波器都采用二極管包絡(luò)檢波電路。本電路中是由二極管1N4148和低通濾波器RC相串

8、聯(lián)而構(gòu)成的二極管包絡(luò)檢波電路如圖2.2.3所示，檢波電路是對(duì)已調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行處理的電路。圖2.2.3二極管包絡(luò)檢波電路（2）參數(shù)計(jì)算及元件選擇在圖2-7中，設(shè)R=200則C的選擇應(yīng)滿足下述要求：在二極管包絡(luò)檢波電路中二極管（整流器）選用DIODE_VIRTUAL，該管為高速開關(guān)二極管。比較器電路結(jié)構(gòu)與工作原理檢波以后的信號(hào)是模擬信號(hào)，需要經(jīng)過比較器與判決門限比較，才能還原為數(shù)字基帶信號(hào)，本設(shè)計(jì)中使用的比較器電路如圖2.2.4所示。圖2.2.4比較器電路比較器實(shí)際上是工作在開環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)算放大器，它是用來(lái)比較兩個(gè)電壓大小的器件，其傳輸特性如圖2.2.所示。圖2.2.5比較器傳輸特性比較器的工作原理

9、比較簡(jiǎn)單，當(dāng)稍高于時(shí)，輸入端的電壓差-經(jīng)過具有很大電壓增益的集成運(yùn)放進(jìn)行放大，輸出時(shí)達(dá)到高電平飽和狀態(tài)；當(dāng)稍低于時(shí)，輸入經(jīng)過具有很大電壓增益的集成運(yùn)放進(jìn)行放大，輸出時(shí)達(dá)到高電平飽和狀態(tài)。飽和輸出電壓和分別接近于正電源電壓和負(fù)載電源。當(dāng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的區(qū)域稱為轉(zhuǎn)換區(qū)域，它是輸出電壓不在任何一個(gè)飽和狀態(tài)的區(qū)域。圖2.2.6 2ASK解調(diào)電路圖2.3 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 2.3.1 matlism仿真2ASK調(diào)制原理實(shí)現(xiàn)通過乘法器把載波信號(hào)cos（wt）和數(shù)字信號(hào)相乘，得到我們需要的2ASK信號(hào)s（t）。如圖2.3.1所示，為2ASK調(diào)制電路圖。圖2.3.2所示為2ASK調(diào)制信號(hào)波形。圖2.3.1 2

10、ASK調(diào)制電路圖2.3.2 2ASK調(diào)制信號(hào)波形參數(shù)設(shè)定：調(diào)制載波信號(hào)頻率要遠(yuǎn)大于原始信號(hào)，選取原始信號(hào)為1KHZ，載波為100KHZ。2.3.2 Matlism仿真2ASK解調(diào)電路本設(shè)計(jì)采用包絡(luò)檢波實(shí)現(xiàn)2ASK解調(diào)，電路如下圖2.3.3 2ASK包絡(luò)檢波解調(diào)電路參數(shù)設(shè)定：（1）二極管包絡(luò)檢波條件Rl1/C=Tc/2CRlRd電容充放電時(shí)間常數(shù)t=RC電路中R2影響C1的放電速度，R2越大，放電越緩慢，解調(diào)載波越平穩(wěn)；R2越小，放電速度越快，解調(diào)載波波動(dòng)越大。綜合考慮，取R2=200。電容C1大小也影響電容充放電時(shí)間，C1越大，放電越緩慢，解調(diào)載波越平穩(wěn)；R2越小，放電速度越快，解調(diào)載波波動(dòng)越

11、大。綜合考慮，取C1=50nF。（2）比較器判決門限電壓值選取由包絡(luò)檢波輸出波形知峰值電壓為2 V，可選判決電壓為1 V，使判決輸出波形與原始信號(hào)相同（根據(jù)包絡(luò)檢波輸出波形，總能找到一個(gè)合適的判決電壓使解調(diào)輸出的信號(hào)周期與原始信號(hào)相同）。2.3 Matlism仿真2ASK調(diào)制解調(diào)總體電路仿真總體電路如下圖圖2.3.4 2ASK調(diào)制解調(diào)總體電路總體電路中每一級(jí)的輸出波形如下：圖3.3.5仿真調(diào)制波形圖圖2.3.6整流及包絡(luò)檢波輸出波形整流及包絡(luò)檢波輸出波形，由上圖可以確定判決門限，使最終解調(diào)輸出波形的周期和原始信號(hào)相同，波形也相同。圖2.3.7解調(diào)輸出波形和原始信號(hào)相同3、設(shè)計(jì)總結(jié)心得通過此次設(shè)

12、計(jì)，我學(xué)會(huì)了2ASK通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。起初我對(duì)2ASK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)不是很了解，通過查閱一些書籍，讓我對(duì)2ASK信號(hào)有了初步的認(rèn)識(shí)，將調(diào)制部分做出，但是對(duì)解調(diào)部分，只是一知半解，通過老師的悉心指導(dǎo)，讓我透徹的明白了2ASK的解調(diào)原理，以及對(duì)二極管包絡(luò)檢波有了更深的了解。本設(shè)計(jì)分為調(diào)制電路和解調(diào)電路兩部分，調(diào)制電路由相乘器法實(shí)現(xiàn)，用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)和一個(gè)正弦載波相乘得到2ASK調(diào)制信號(hào)，此部分需要載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)字信號(hào)。解調(diào)部分用二極管包絡(luò)檢波完成，此部分需要注意，電阻電容參數(shù)的選擇要得當(dāng)，不能過大也不能過小。過大會(huì)使電容放電時(shí)間過長(zhǎng)，參數(shù)過小會(huì)使檢波輸出的載波信號(hào)波動(dòng)較大，無(wú)法正

13、確判決。通過matlism仿真，波形可視化，使得系統(tǒng)更加形象，理解的更加透徹，通過仿真系統(tǒng)，能夠深刻理解通信系統(tǒng)的原理和具體實(shí)現(xiàn)法案，而且通過實(shí)際仿真，積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握了multisim仿真軟件的操作。通過這次課程設(shè)計(jì)我收獲了很多，我體會(huì)最深刻的三點(diǎn)是：第一，要學(xué)會(huì)自學(xué)，學(xué)會(huì)查閱資料，另外求學(xué)是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，一定要謹(jǐn)小慎微，嚴(yán)格每一個(gè)過程。第二，出錯(cuò)不要緊，失敗不要緊，要從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，真正掌握知識(shí)才是最重要的。第三，天道酬勤，相信努力就有收獲，千里之行，始于足下。只要努力堅(jiān)持不懈，就會(huì)有我們想要的結(jié)果。最后，感謝老師的耐心指導(dǎo)和建議。4 、參考文獻(xiàn)1謝嘉奎.電子線路(非線性部分，第四版) M.北