ask调制及解调实验

关键词： 数字信号 频带 数字通信 传输

ask调制及解调实验（共4篇）

篇1：ask调制及解调实验

FSK调制解调实验报告

一、实验目的：

1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;

2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;

3. 学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器：

1.信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位

2. FSK 解调模块，位号： C 位

3.时钟与基带数据发生模块，位号： G 位

4. 100M 双踪示波器

三、实验内容：

观测m序列(1，0， 0/1码)基带数据FSK (ASK)调制信号波和解调后基带数据信号波形。

观测基带数字和FSK(ASK)调制信号的频谱。

改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形。

四、实验原理：

数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实 现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。

(一) FSK 调制电路工作原理

FSK 的调制模块采用了可编程逻辑器件+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 ASK， 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ASK， 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。 下图为调制电路原理框图

上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过 JCLK 和 JD 两个铆孔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 或 FSK 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。

ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。

(二) FSK 解调电路工作原理

FSK 解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK 的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。

FSK 锁相解调器采用集成锁相环芯片 MC4046。其中，压控振荡器的频率是由 17C02.17R09.17W01 等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz 左右，并可通过 17W01 电位

器进行微调。当输入信号为 32KHz时，调节 17W01 电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平;当输入信号为 16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

五、各测量点和可调元件的作用

1、数字调制电路模块接口定义：

信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块(A、B位) JCLK：2K时钟输入端; JD：2K基带数据输出端;

ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端;

SW01：调制模式切换按钮;

L01L02：指示调制状态。

2、FSK (ASK)解调模块接口定义：

17P01：FSK解调信号输入铆孔;

17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01;

17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器;

数字调制电路模块：

FSK(ASK)调制模块

CD4046原理框图：

六、实验步骤：

1、插入有关实验模块

在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：

对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆 口一致。

2、信号线连接

使用专用导线按照下表进行信号线连接：

3、加电

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4、实验设置

设置拨码器 4SW02( G) 为“ 00000”，则 4P01 产生 2K 的 15 位 m 序列输出，4P02 产生 2K 的码元时钟。

按动SW01(AB)按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK 调制信号。

5、FSK 调制信号波形观察

用示波器通道 1 观测“ 4P01”( G)，通道 2 观测“ ASK、FSK”(A&B)，调节示波器 使两波形同步，观察基带信号和 FSK 调制信号波形，分析对应“ 0”和“ 1”载波频率，记录实验数据。

6、FSK 解调观测

无噪声 FSK 解调

(1)调节 3W01(E)，使 3TP01 信号幅度为 0，即传输的 FSK 调制信号不加入噪声。

(2)用示波器分别观测JD(AB)和 17P02(C)，对比调制前基带数据和解调后基带 数据。两路数据是否有延时，分析其原理。

(3)调节解调模块上的17W01(C)电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD(AB)和17P03(C)的信号是否相同。

加入噪声 FSK 解调

(1)在保持上述连线(无噪声时)不变的情况下，逐渐调节 3W01(E)，使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形是否还能保持正确。

(2)用示波器观察 3P01(E)和 3P02(E)，分析加噪前和加噪后信号有什么差别。

7、ASK 调制解调观测

ASK 调制解调操作和 FSK 操作类似，不同点在于需调整 SW01(AB)，使 L01 指示灯亮，则“ASK FSK” 输出为 ASK 调制。其他操作和测量参考 FSK 调制解调完成。

8、关机拆线

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

篇2：ask调制及解调实验

(理论课:教材第七章P180--185）

实 验 内 容

1.频率键控（FSK）调制实验 2.频率键控（FSK）解调实验

一、实验目的

1.理解FSK调制的工作原理及电路组成。2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。

二、实验电路工作原理

TP901 TP904TP90832KHz选频 32KHz方波12TP906TP907输出时钟K901D/A TP902模相FSKTP909拟加12解调整 开器(4046形16KHz方波12关FSK调制输出锁相环输 K902D/AK906解调)出 TP903TP90

5PN2K1 F832K904WMCLK 213WMDATA

K903

图2-1 FSK调制解调电原理框图

数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛的应用。

数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。

本实验电路中，由实验一提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。

（一）FSK调制电路工作原理

FSK调制解调电原理框图，如图2-1所示；图2-2是它的调制电路电原理图。

输入的基带信号由转换开关K904转接后分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。

电路中的两路载频(f1、f2）由内时钟信号发生器产生，经过开关K901，K902送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901∶A与U901∶B(4066)。

（二）FSK解调电路工作原理 FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来越广泛的应用。解调电路电原理图如图2-3所示。

FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使

它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。

FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。

压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图2-3中R924、R925、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929、C904构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。

当输入信号为16KHz时，环路失锁。此时环路对16KHz载频的跟踪破坏。可见，环路对32KHz载频锁定时输出高电平，对16KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当选择环路参数，使它对32KHz锁定，对16KHz失锁，则在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。关于FSK调制原理波形见图2-4所示。

三、实验内容

测试FSK调制解调电路TP901—TP909各测量点波形，并作详细分析。

1．按下按键开关： K01、K02、K900。

2．跳线开关设置： K9012–

3、K9022–3。K903:1-2 3 K9041–

2、2KHz的伪随机码，码序列为：*** 做FSK解调实验时，K9041–

2、K9031–2。K905：1－2 3－4K906:2-3 K907:1-2 3．在CA901插上电容，使压控振荡器工作在32KHz，电容在1800Pf2400Pf之间。

4．注意选择不同的数字基带信号的速率。有1110010码(2KHz)、1010交替码(8KHz)。由信号转接开关K904进行选择。

5．接通开关K906“2”和“3”脚，输入FSK信号给解调电路，注意观察“1”“0”码内所含载波的数目。

6．观察FSK解调输出TP907～TP909波形，并作记录，并同时观察FSK调制端的基带信号，比较两者波形，观察是否有失真。

四、测量点说明

TP901：32KHz载频信号，由K901的1与2相连，可调节电位器W901改变幅度。

TP902：16KHz载频信号，由K902的1与2相连，可调节电位器W902改变幅度。

TP903：作为F = 2KHz或8KHz的数字基带信码信号输入，由开关K904决定。K904 的1与2相连：码元速率为2KHz的***码；K904的2与3相连：码元速率为8KHz的10101010码。

TP904：32KHz基带FSK调制信号输出。TP905：16KHz基带FSK调制信号输出。

TP906：FSK调制信号叠加后输出，送到FSK解调电路的由输入开关K905控制。

TP907：FSK解调信号输入。由FSK解调电路的输入开关K906的2与3脚接入

TP908：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器W903或W904和改变CA901的电容4 值。

TP909：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP903。注：在FSK解调时，K904只能是1与2相连，即解调出码元速率为2KHz的***码。K904的2与3脚不能相连，否则FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号，因为此时F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不满足4F ≤ fc1的关系，因为此时它们的频谱重叠了。所以在此项实验做完后，应注意把开关K904设置成1与2相连接的位置上。

五、讨论思考题

1.画出测试点的各点波形。

2.写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响? 3.采用锁相环解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比有否产生延迟?

六、实测各点波形

1、FSK频率键控调制电路的工作波形

（上图）：TP901：32KHz载频信号（下图）：TP902：16KHz载频信号

TP903： 2KHz数字基带信码信号

图理原电路电制调KSF 2－2图 8

图理原电路电调解KSF 3－2图 TP9010t32KHz载频fC1输入TP9020t16KHz载频fC2输入TP9030TP9041110010tt信码032KHz载频fC1输出TP9050t16KHz载频fC2输出TP9060t合路后FSK输出 图2-4 FSK调制原理波形图

上图 TP904：32KHz载频FSK调制信号 K905 1-2 3-4 全部断开后测出 下图 TP905：16KHz载频FSK调制信号

TP906：FSK调制叠加后输出信号 K905 1-2 3-4 测出

2、FSK频率键控解调电路的工作波形 K906 2-3

TP907：FSK解调信号输入。同TP906 10

篇3：2ASK调制解调系统设计与研究

当选择正弦波作为载波, 用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制时, 产生的信号就是二进制振幅键控信号 (2ASK) 。例如用电建控制一个载频振荡器的输出, 使它时断时续输出, 这便是一部振幅键控的发报机。由于振幅键控信号抗噪声性能不够理想, 逐步被FSK和PSK代替。但是, 作为一种最古老的调制方式, 它还是具有很高的参考价值。特别是在近几年随着对信息速率要求的提高, 要在叫窄的频带内实现较高的信息速率的传输, 多进制的数字振幅键控 (MAK) 又得到了运用, 在信道条件较好而频带又较紧张的恒参信道中优先采用它。

1 2ASK调制方法

调制信号为二进制数字信号时, 对载波信号的振幅进行调制, 这种调制称为振幅键控调制即ASK (Amplitude Shift Keying) 。在2ASK调制中, 载波的幅度只有两种变化状态, 即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波, 使载波不连贯的输出。有载波输出的部分用“1”表示, 无载波输出的部分用“0”表示。

2ASK (二进制振幅键控) 信号的码元可以表示为:

式中, wc为载波角频率, s (t) 为单极性NRZ矩形脉冲序列

其中, g (t) 是持续时间为Tb、高度为的矩形脉冲, 常称为门函数;an为二进制数字, 当an=1, 出现概率为P;当an=0, 出现概率为 (1-P) 。

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:

1.1 相乘法

通过相乘器直接将载波信号coswct和数字信号s (t) 相乘, 得到输出信号, 输出的信号称为调制信号, 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。相乘器用来进行信号的频率搬移的, 相乘后输出的信号通过滤波器滤除高频谐波和低频干扰信号, 从而得到振幅键控信号。

1.2 开关法

开关法又称键控法, 是2ASK的一种常用的方式。这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”来控制开关, 当基带信号为高频信号“1”时, 开关打开, 当基带信号为低频信号“0”时, 开关关闭, 模拟双向开关在电路中起接通信号或断开信号的作用, 这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式, 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, s (t) 为二进制数字调制信号, Wcω为载波角频率, e (t) 为2ASK已调波。

2 2ASK调制电路总体设计

如图1所示。

ASK编码调制原理是:当基带信号为0时, 不输出, 当基带信号为“1”时, 则输出。本案例基于FPGA进行电路设计。从上文公式可以看出, ASK为模拟信号, 而要用FPGA技术实现ASK的调制解调, 而FPGA只能产生数字信号, 就需要用到FPGA产生分频器、M序列产生器、跳变检查电路、正弦波信号产生电路, 除此之外, 还有一个独立的DAC数模变换器。

首先, 针对分频电路, 对时钟信号进行分频作为载波信号, 对该正弦信号进行抽样, 每个有效周期内采100点, 然后进行计数得到输出。

m序列是最常用的伪随机序列, 是由一个带有两个反馈抽头的3级以为寄存器, 这样就使m序列具备随机特性, 预先可确定性, 循环特性等特点, 通过移位寄存, 得到多项式F (x) =x3+x+1, 最后得到“1110010”循环序列, 在电路中, 通过变化始终的频率, 可以方便的改变输入码元的速率。

为了在示波器上面显示一个连续的波形, 便于观察, 采用跳变检测器, 在基带信号上升沿或者是下降沿到来的时候, 对应输出波形位于正弦波形的sin0处。

基带信号只需要计数器对时钟信号进行技术, 就可以得到所需要的序列信号。

2ASK是模拟调制, 这里采用DAC变换器可以满足要求, 根据奈奎斯特定理可以知道, 当以fs》2f进行抽样时, 可以保留原始信号的所有信息, 调制系统中, 调制信号和已调信号都是模拟信号, 所以在实验中对正弦信号每个周期抽样100个点, 相当于fs=100f, 完全可以显示出模拟正弦波信号。

摘要：现代通信系统是一个十分复杂的工程系统, 设计一个通信系统设计多方面领域的知识及技术, 由于技术的多样性和复杂性, 现在越来越重视计算机仿真技术和辅助技术来进行系统的分析与设计。

关键词：现代通信系统,数字基带,2ASK,调制解调系统

参考文献

[1]樊昌信, 曹丽娜主编.通信原理 (第六版) [M].北京:国防工业出版社, 2005.

[2]黄仁欣主编.EDA技术实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[3]闫敬文编著.基于FPGA的系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2010.

篇4：ask调制及解调实验

数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统.频带传输系统也叫数字调制系统。数字调制信号又称为键控信号, 数字调制过程中处理的是数字信号, 而载波有振幅、频率和相位3个变量, 且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量1和0, 所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制, 最基本的方法有3种:幅度调制 (ASK) 、频移键控 (FSK) 、相移键控 (PSK) .本文研究了基于MATLAB的2ASK (幅度键控) 调制解调的系统仿真, 并给出了M文件环境下的仿真结果。

1 2ASK调制解调原理

1.1 2ASK调制原理

2ASK技术是通过改变载波信号的幅值来表示二进制0或1的。载波根据0、1信息只改变其振幅, 而频率和相位保持不变。哪个电压代表0以及哪个电压代表1则由系统设计者按照通信约定来确定。当然, 可以用载波信号的任意两值表示数字0、1, 通常为了实现方便, 用其最大值Acos (ωct+Φ) 和0分别表示1和0。

有一种常用的幅值键控技术是开关键控 (OOK, On Off Keying) 。在OOK中, 某一比特值用有没有电压值来表示。其优点是传输信息所需的能量下降了, 且调制方法简单, 如图1。

接收端接收信号传来的2ASK信号, 首先经过带通滤波器滤掉传输过程中产生的噪声干扰, 再从中恢复原始数据信号。常用的解调方法有两种:包络解调法和相干解调法。

1.2 相干解调法

相干解调也叫同步解调, 就是利用相干波和接收到的2ASK信号相乘分离出包含原始数据信号的低频信号, 再进行抽样判决恢复数字序列。相干波必须是与发送端同频同相的正弦信号。原理框图如图2所示。

在图2中:

上式中, 1/2m (t) 是基带信号, 1/2m (t) cos (2ωct) 是频率为2ωc的高频信号, 利用低通滤波器可检出基带信号, 再经抽样判决, 即可恢复出原始数字信号序列{an}。2ASK信号带宽为码元速率的2倍, 即:B2ASK=2Rb, 式中Rb为信息速率。

2 基于M文件的2ASK调制与解调仿真

2.1 基于M文件的2ASK调制仿真结果图及说明

编写M脚本文件, 对数字序列1101001101011001进行2ASK调制与解调进行仿真。数字信号的码元速率RB=1000Band, 载波频率为fcarrv=4k Hz。下面给出详细仿真程序及注释请见附录1, 图3为调制仿真的结果。

本例采用OOK键控方式实现2ASK调制。第一行为数字序列波“1101001101011001”的单极性不归零码, 码元宽度Tb=1/Rb=0.001s;第二行为载波波形, 在一个码元宽度, 有4个周期的正弦载波信号, f=1/4Tb=4k Hz;第三行为调整之后的波形, 码元“1”对应的调制后波形对应正弦波, “0”对应的调制后波形为0。仿真结果满足要求。

2.2 基于M文件的2ASK解调仿真结果及说明ASK传输过程易受噪声影响。

ASK传输过程易受噪声影响。

图4为对已调制后的信号进行相干解调的仿真图。

图4中, 第一行波形为相干波与经带通滤波器滤波后的信号相乘的结果, 即高频部分产生倍频信号z (t) ;第二行为z (t) 经过低通滤波器滤波后, 取出的低频包络信号, 从图中可看出其幅度降为原来的0.5倍;第三行波形为抽样判决并恢复出的原数字序列;第四行为原始数字序列, 与恢复后的数字序列作比较, 两列波相比, 恢复后的信号与原始信号在波形上没有差异, 只是恢复后的信号有一定的延时, 这是由信号在信道中传播耗时和在解调系统中的延时等相叠加而成。在本仿真设计中, 为使仿真过程清晰, 忽略了信道的传输延时等, 仅考虑了抽样判决点选取时的延时0.5Tb, 因码元波特率RB=1000Band, 码元宽度Tb=1/Rb=0.001s故0.5Tb=0.0005s, 从图中标注可以看出, 信号的起始点为0.0005s。

2.3基于M文件的2ASK调制与解调仿真程序

3 结束语

2ASK数字调制解调是数字调制技术的最基础的技术, 是2ASK是正交幅度键控QAM的基础。MATLAB是一个高级的数值分析, 处理与计算软件。两者有力的结合, 使得通信系统的性能得到了迅速的提高, 有利于对数字通信系统的建立一个系统的框架。另外可利用DSP技术实现, 限于篇幅, 没有对DSP技术实现的电路进行讨论。在实际应用中, 完全可以把程序集成到芯片内。

摘要：数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位, 数字通信技术与MATLAB的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。文中介绍了2ASK调制解调的原理, 2ASK调制主要采用OOK开关键控的方法, 2ASK解调主要采用相干解调的方法。文中还介绍了基于MATLAB如何实现2ASK调制解调的系统仿真。仿真主要采用MATLAB脚本文件编写程序。结果表明了该设计的正确性。

关键词：2ASK,Matlab,调制,解调

参考文献

[1]薛定宇, 陈阳泉.基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社, 2002:155-157.

[2]王兴亮.通信系统原理教程[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2009:135-143.