8.9二进制振幅键控(ASK)调制器与解调器设计
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2ASK调制与解调一、实验目的:(1)掌握2ASK的调制与解调原理。
(2)学会运用Matlab编写2ASK调制程序。
(3)会画出原信号和调制信号的波形图。
(4)掌握数字通信的2ASK调制方式。
二、实验原理分析1、二进制振幅键控(2ASK)频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“0”或“1”。
二进制振幅键控的表达式为:s(t) = A(t)cos(w+θ) 0<t≤T式中,w0=2πf为载波的角频率;A(t)是随基带调制信号变化的时变振幅,即A(t) =⎩⎨⎧A典型波形如图1所示:图12ASK信号的产生方法通常有两种:相乘法和开关法,相应的调制器如图2。
图2(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图2(b)是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。
在接收端,2ASK有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:三、附录2ASK调制matlab程序:clear all;close all;clc;max = 8;s=[1 1 0 1 1 0 1 0];cp=[];fs=100;fc=1;t1=(0:1/fs:8);f=1;%载波频率tc=0:2*pi/99:2*pi;nsamp = 100;cm=[];mod=[];for n=1:length(s);if s(n)==0;m=zeros(1,nsamp);b=zeros(1,nsamp);else s(n)==1;m=ones(1,nsamp);b=ones(1,nsamp);endc = sin(f*tc);cm=[cm m];cp = [cp b];mod=[mod c];endtiaozhiqian=sin(2*pi*t1*fc);tiaozhi=cm.*mod;%2ASK调制t = linspace(0,length(s),length(s)*nsamp); figure;subplot(3,1,2);plot(t,cp);grid on;axis([0 length(s) -0.1 1.1]);title('二进制信号序列');subplot(3,1,1);plot(t1,tiaozhiqian);grid on;%axis([0 length(s) -1.1 1.1]);title('未调制信号');subplot(3,1,3);plot(t,tiaozhi);grid on;axis([0 length(s) -1.1 1.1]);title('2ASK调制信号');图1 2ASK调制2ASK解调matlab程序:%加性高斯白噪声信道tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz中加入白噪声,信噪比为SNR=10dB figure;subplot(2,1,1);plot(t,tz);grid onaxis([0 length(s) -1.5 1.5]);title('通过高斯白噪声信道后的信号');jiet = mod.*tz;%相干解调subplot(2,1,2);plot(t,jiet);grid onaxis([0 length(s) -1.5 1.5]);title('乘以相干载波后的信号波形')图2 2ASK解调六、总结与心得体会通过实验,基本掌握了MATLAB的基本功能和使用方法,对数字基带传输系统有了一定的了解,加深了对2ASK的调制原理的认识,理解了如何对他进行调制,通过使用MATLAB仿真,对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。
二进制振幅键控一、实验目的1、掌握2ASK调制原理及其实现方法2、掌握2ASK解调原理及其实现方法3、了解线性调制时信号的频谱变化二、实验内容1、理解2ASK 的调制和解调原理并用SystemView 软件仿真其实现过程2、用SystemView 分析二进制振幅键控信号频谱的变化三、实验原理1、调制二进制振幅键控(2ASK):用二进制的数字信号去调制载波的振幅。
即传“1”信号时发送载波,传“0”信号时送0 电平。
这种调制也称为通(on)断(off)键控OOK2ASK 的时域表达式为:其中g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲令则调制信号实现2ASK 调制方法有两种框图如图2-1 所示图2-1 调制框图由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程,调制后的二进制数字信号也是一个随机过程因此在频率域中只能用功率谱密度表示如图2-2所示功率谱密度示意图:2ASK 信号功率谱密度的特点如下:(1)由连续谱和离散谱两部分构成:连续谱由信号的波形g(t)经线性调制后,决定离散谱由载波分量决定(2)已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍,即BASK =2fs(3)已调信号的第一旁瓣峰值比主峰值衰减14dB.2 解调2ASK 的解调方法有两种:非相干解调(包络解调)和相干解调(同步检测)解调原理如图2-3 所示:图2-3 2ASK 信号解调框图四、2ASK 调制解调系统的SystemView 仿真1、仿真原理图2 所用器件参数设定系统时钟No. of Sample: 1024; Sample Rate: 20000Hz; No.of System Loop: 1五、实验结果及结果分析1、输入的数字基带信号调制信号解调信号波形图在数字基带信号的作用下被调制,数字基带信号为1 时输出原波形,否则输出0。
2、抽样判决前后的信号波形可以看出抽样判决使数字信号的接收性能得到提高:调制信号的功率谱密度如下:六、思考题1 本实验中实现的是DSB 调制还是SSB 调制?为什么?实验分析两种调制方式下,调制输出信号的功率幅度与基带信号载波信号功率幅度的关系实现的是DSB调制,因为从调制信号的功率谱密度图可以看出,在载波1000Hz的左右对称位置上其实就是基带脉冲波形(矩形脉冲的功率谱平移后得到的。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:通信指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 二进制振幅键控(ASK)调制器与解调器设计要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即ASK(Amplitude-Shift Keying)。
ASK有两种实现方法:1.乘法器实现法2.键控法为适应自动发送高速数据的要求,键控法中的电键可以利用各种形式的受基带信号控制的电子开关来实现,代替电键产生ASK信号,是用基带信号控制与非门的开闭,实现ASK调制,产生信号。
ASK解调方法有两种1. 同步解调法2. 包络解调法。
时间安排:指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................... I I 1. 绪论 .. (1)1.1 本课题的研究现状 (1)1.2 选题目的意义 (1)2.2ASK系统工作原理及数学模型 (2)2.1 2ASK的调制原理及设计方法 (2)3.2ASK各个模块的设计 (4)3.1 2ASK的调制部分 (4)3.2 2ASK解调部分 (4)4.VHDL程序设计 (5)4.1 2ASK调制部分程序设计 (5)4.2 2ASK解调程序设计 (6)5. 2ASK的仿真结果及分析 (7)5.1Quartus II的介绍 (7)5.2Quartus II的优点 (7)5.3 2ASK调制仿真 (8)5.4 2ASK解调仿真 (9)6.总结 (12)7.参考文献 (13)附录 (14)摘要从信号传输质量来看,数字系统优于模拟系统,在数字通信网中,除了考虑抗干扰能力外,还要考虑容量和频率资源利用率等重要技术指标。
课程设计课程设计名称:二进制振幅键控(2ASK)数字调制系统仿真和分析专业班级:电信1001学生姓名:Donalsly 学号:201046830113指导教师:课程设计时间:2013年09月07电子信息工程专业课程设计任务书1 需求分析1、 主要内容:对二进制数字信源进行振幅键控调制(2ASK ),画出信号波形及功率谱。
并分析其性能。
2、 任务要求:(1) 掌握二进制振幅键控(2ASK )数字调制系统的原理及实现。
(2) 用MATLAB 产生独立等概的二进制信源。
画出2ASK 信号波形及其功率谱。
2 概要设计图1 二进制振幅键控信号调制器原理框图)(a )开关电路)(b )图2 二进制振幅键控(2ASK)数字调制程序设计框图3 运行环境1.Windows 7系统2.MATLAB7.1软件4 开发工具和编程语言开发工具:MATLAB软件编程语言:汇编语言5 详细设计算法实现的源程序:(1)主程序: 实现设计一个正弦信号ht和产生二进制随机信号gt、2ASK信号产生及功率频谱图clear all;close all;A=1;fc=2;N_sample=8;N=550;Ts=1;dt=Ts/fc/N_sample;t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);d=sign(randn(1,N));dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);gt=ones(1,fc*N_sample);figure(1)subplot(221);d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t)));axis([0 10 0 1.2]);ylabel('输入信号');figure(2)[f,d_NRZf]=T2F(t,d_NRZ(1:length(t)));plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2));axis([-2 2 -50 30]);ylabel('输入信号功率谱密度(dB/Hz)');ht=A*cos(2*pi*fc*t);s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht;figure(3)plot(t,s_2ask);axis([0 10 -1.2 1.2]);ylabel('OOK');[f,s_2askf]=T2F(t,s_2ask);figure(4)plot(f,10*log10(abs(s_2askf).^2));axis([-fc-4 fc+4 -50 10]);ylabel('OOK功率谱密度(dB/Hz)');(2)子函数sigexpand实现产生二进制随机信号function [out] = sigexpand(d,M)N = length(d);out = zeros(M,N);out(1,:) = d;out = reshape(out,1,M*N);end(3)子函数T2F实现信号变换得到频谱function [f,sf] = T2F(t,st)dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);end6 调试分析二进制数字信源进行数字调制(2ASK)系统,首先输入二进制信号是一个随机产生的0和1独立等概的二进制信源,其波形如下图3所示,其频谱如下图4所示,再给定一个正弦波信号,当该二进制信号与正弦波一起调制时,得到2ASK 信号,其波形如下图5所示,由图可看出,当二进制输入为0时,2ASK信号幅度为0,当二进制信号输入为1时,2ASK信号为输入的正弦波信号。
二进制振幅键控(2ASK)摘要: 振幅键控(也称幅移键控),记作ASK(Amplitude shift keying), 也称通断键控(或开关键控),记作OOK(On-Off Keying)。
二进制振幅键控通常记作2ASK。
一、2ASK 信号时域与频域分析1.基本原理二进制...振幅键控(也称幅移键控),记作ASK(Amplitude shift keying),也称通断键控(或开关键控),记作OOK(On-Off Keying)。
二进制振幅键控通常记作2ASK。
一、2ASK 信号时域与频域分析1.基本原理二进制振幅键控就是用代表二进制数字信号的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波。
有载波输出时表示发送“1”,无载波输出时表示发送“0”,由此可得2ASK 信号时间波形如图1 所示。
根据线性调制原理,一个2ASK 信号可以表示成一个单极性不归零序列和一个正弦载波相乘,即2ASK 信号的一般表达式为(1)其中是持续时间为的矩形脉冲,而的取值服从下述关系(2)现令(3)则式(1)变为(4)图1 2ASK 信号的时间波形2ASK 信号的产生方法:有键控法和模拟调制法,如图2 所示。
图2 2ASK 信号的产生2.功率谱密度和带宽由于2ASK 信号可以表示成若设的功率谱密度为,2ASK 信号的功率谱密度为。
因为是单极性的随机脉冲序列,即单极性不归零码,功率谱密度为此时,2ASK 信号的功率谱密度当概率时,同时又考虑到和,则2ASK 的功率谱密度为功率谱密度示意图图3 2ASK 信号的功率谱密度示意图(1)因为2ASK 信号的功率谱密度是相应的单极性数字基带信号功率谱密度形状不变地平移至处形成的,所以2ASK 信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。
它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱;它的离散谱是位于处的一对频域冲激函数,这意味着2ASK 信号中存在着可作载频同步的载波频率的成分。
(2)由图3 可以看出。
实验 8 ASK 调制解调一、实验目的1.掌握 ASK 调制器的工作原理及性能测试;2.掌握 ASK 包络检波法解调原理;3.学习基于软件无线电技术实现 ASK 调制、解调的实现方法。
二、实验原理1.调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。
然而,实际中的大多数信道(如无线信道)因具有带通特性而不能直接传送基带信号,这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。
为了使数字信号在带通信道中传输,必须用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号(已调信号)的过程称为数字调制(digital modulation)。
在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调(digital demodulation)。
通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字频带传输系统。
数字信息有二进制和多进制之分,因此,数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
在二进制调制中,信号参量只有两种可能的取值;而在多进制调制中,信号参量可能有M(M>2)种取值。
本章主要讨论二进制数字调制系统的原理。
2.2ASK 调制振幅键控(Amplitude Shift Keying,ASK)是利用载波的幅度变化来传递数字信号,而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中,载波的幅度只有两种变换状态,分别对应二进制信息“0”或“1”。
2ASK 信号的产生方法通常有两种:数字键控法和模拟相乘法。
实验中采用了数字键控法,并且采用了最新的软件无线电技术。
结合可编程逻辑器件和 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。