幅度键控、频移键控和相移键控调制解调实验.doc
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实验十六振幅键控、移频键控、移相键控解调实验一、实验目的1.掌握2ASK相干解调的原理。
2.掌握2FSK过零检测解调的原理。
3.掌握2DPSK相干解调的原理。
二、实验内容1.观察2ASK、2FSK、2DPSK解调信号波形。
2.观察2FSK过零检测解调器各点波形。
3.观察2DPSK相干解调器各点波形。
三、实验器材1.信号源模块2.数字调制模块3.数字解调模块4.同步信号提取模块5.20M双踪示波器一台四、实验原理1.2ASK解调原理。
2ASK解调有非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)两种方法,相应的接收系统原理框图如图16-1所示:(a)(b)图16-1 2ASK解调原理框图(a)非相干方式(b)相干方式2. 2FSK 解调原理(a)(a )cos ωt1(b) (b )(c )(a )非相干方式;(b )相干方式;(c )过零检测法图16-2 2FSK 解调原理框图2FSK 有多种方法解调,如包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等,相应的接收系统的框图如图16-2所示。
这里采用的是过零检测法对2FSK 调制信号进行解调。
大家知道,2FSK 信号的过零点数随不同载频而异,故检出过零点数就可以得到关于频率的差异,这就是过零检测法的基本思想。
用过零检测法对FSK 信号进行解调的原理框图如图16-2(c )所示。
其中整形1和整形2的功能类似于比较器,可在其输入端将输入信号叠加在 2.5V 上。
2FSK 调制信号从“FSK-IN ”输入。
UA03(LM339)的判决电压设置在2.5V ,可把输入信号进行硬限幅处理。
这样,整形1将2FSK 信号变为TTL 电平;整形2和抽样电路共同构成抽样判决器,其判决电压可通过标号为“2FSK 判决电压调节”的电位器进行调节。
单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发,它们与相加器UA05(74HC32)一起共同对TTL 电平的2FSK 信号进行微分、整流处理。
实验四振幅键控、移频键控调制解调实验和移相键控调制实验一、实验目的1.掌握用键控法产生2ASK、2FSK 信号的方法。
2.掌握2ASK 相干解调的原理。
3.掌握2FSK 过零检测解调的原理。
4. 掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。
5.掌握用键控法产生2DPSK 信号的方法。
二、实验原理1、2ASK部分:在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。
使载波在二进制基带信号1或0 的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”,这样就可以得到2ASK 信号,这种二进制振幅键控方式称为通—断键控(OOK)。
2ASK 信号典型的时域波形如图5-1所示。
2ASK 信号的一般时域表达式为:式中,T s为码元间隔,g(t)为持续时间[-T s/2,T s/2] 内任意波形形状的脉冲(分析时一般设为归一化矩形脉冲),而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。
2ASK解调有非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)两种方法,相应的接收系统原理框图如图5-2所示:2、2FSK部分:2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的,被调载波的频率随二进制序列0、1 状态而变化,即载频为0 f 时代表传0,载频为1 f 时代表传1。
显然,2FSK 信号完全可以看成两个分别以0 f 和1 f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成。
2FSK 信号的典型时域波形如图5-3所示。
其一般时域数学表达式为:在这里,我们采用频率选择法产生2FSK信号,其调制原理框图如图5-4所示:这里采用过零检测法对2FSK 调制信号进行解调,其调制原理框图如图5-5所示:图5-5 2FSK解调原理框图3、2DPSK部分:2PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的,通常规定0 相位载波和π相位载波分别代表传1 和传0,其时域波形示意图如图5-6所示。
实验8移频键控FSK调制与解调实验实验⼋移频键控FSK调制与解调实验⼀、实验⽬的1、掌握⽤健控法产⽣FSK信号的⽅法。
2、掌握FSK过零检测解调的原理⼆、实验内容1、观察FSK调制信号波形。
2、观察FSK解调信号波形。
3、观察FSK过零检测解调器各点波形。
三、实验器材1、信号源模块⼀块2、③号模块⼀块3、④号模块⼀块4、⑦号模块⼀块5、60M数字⽰波器⼀台6、连接器若⼲四、实验原理1、2FSK调制原理。
2FSK信号是⽤载波频率的变化来表征被传信息的状态的,被调载波的频率随⼆进制序列0、1状态⽽变化,即载频为f0时代表传0,载频为f1时代表传1。
显然,2FSK信号完全可以看成两个分别以f0和f1为载频、以an和a—n为被传⼆进制序列的两种2ASK信号的合成。
2、2FSK解调原理。
FSK有多种⽅法解调,如包络检波法、相⼲解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等。
这⾥采⽤的是过零检测法对FSK调制信号进⾏解调。
2FSK信号的过零点数随不同载频⽽异,故检出过零点数就可以得到关于频率的差异,这就是过零检测法的基本思想。
五、实验步骤(⼀)FSK调制实验1、将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上,将⿊⾊塑封螺钉拧紧,确保电源接触良好。
3、将模块3上拨码开关S1都拨上。
以信号输⼊点“FSK-NRZ”的信号为内触发源,⽤双踪⽰波器同时观察点“FSK-NRZ”和点“FSK-OUT”输出的波形。
4、单独将S1拨为“01”或“10”,在“FSK-OUT”处观测单独载波调制波形。
5、通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出,重复上述实验。
6、实验结束关闭电源。
(⼆)FSK解调实验2、将模块7上的拨码开关S2拨为“1000”,观察模块4上信号输出点“FSK-DOUT"处的波形,并调节模块4上的电位器W5(顺时针拧到最⼤),直到在该点观察到稳定的PN码。
3、⽤⽰波器双踪分别观察模块3上的“FSK-NRZ"和模块四上的“OUT2”处的波形,将“OUI2”处FSK解调信号与信号源产⽣的PN 码进⾏⽐较。
实验六相移键控调制与解调实验08电科(1)班第5组舜080702130 一、实验目的1.掌握二相PSK(DPSK)调制解调的工作原理及电路组成。
2.了解载频信号的产生方法。
3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。
4.掌握伪随机序列的产生过程。
二、实验内容1.PSK调制用内时钟信号源产生的31位的伪随机码做输入信号来观察TP701∽TP707各测量点的波形。
2.PSK解调依次测量TP708∽TP714各测量点的波形,画出波形图并做记录,注意时间、相位、幅度之间的关系。
3.观察眼图,并作记录分析。
三、实验原理(具体见指导书)四、实验分析图TP701图TP701输出频率为1.000MHZ的,占空比为50%的方波图TP702-TP701图TP702输出31位伪随机码为:1111100011011101010000100101100图TP703-TP702图TP703输出经差分变换后的编码序列,信号一为TP703波形信号二为TP704波形,信号一位绝对码{ai}信号二为相对码{bi},理论上二相编码的逻辑关系为:bi=ai+bi-1,图TP703-702的信号二有相位延迟,所以此图片满足:bi+1=ai+bi.图TP705-TP706图TP705-TP706两信号双踪,信号一为0相载波,频率为5.025MHZ的近似方波信号;信号二为∏相载波,频率为5.00MHZ的近似方波信号。
图TP707-TP703图TP707-TP703,信号一TP703做同步信号,信号二TP707的PSK调制,信号一为“0”时对应于信号二0相载波,信号一为“1”时对应于信号二∏相载波图TP714-TP702图TP714-TP702两信号双踪,信号一为TP702,信号二为 TP714,信号二不能正确解调出信号一,可能是实验箱的问题其编号为:H0701042。
移频键控FSK调制与解调系统设计实验一.实验目的1.加深对数字调制中移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。
2.学会综合地、系统地应用已学到的知识,对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法,提高独立分析问题与解决问题的能力。
二.实验任务与要求构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统,具体要求是:主载波频率:11800HZ载波1频率:2950HZ(四分频)载波2频率:1475HZ(八分频)数字基带信号NRZ:7位M序列,传输速率约为400波特。
(32分频)FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器,利用键控法实现。
FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。
传输信道不考虑噪声干扰,采用直接传输。
整个系统用EWB软件仿真完成。
三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的,即用所传送的数字消息控制载波的频率。
实现数字频率调制的方法很多,总括起来有两类。
直接调频法和移频键控法。
注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的,也可能是不连续的,因此有相位连续的FSK 及相位不连续的FSK之分。
并分别记作CPFSK及DPFSK。
根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路结构如图1-1所示.:图1-1 2FSK调制与解调系统电路原理图1)2FSK 调制系统设计本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、M序列发生器、调制器、相加器构成。
其调制电路的组成框图如图1-2所示由图可以看出,当信码为“1”时,分频链作4分频,即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图为2950Hz 载波,信码为“0”时,分频链作8分频,输出频率为1475Hz 载波。
如此一来,多谐振荡器输出的载波,通过不同次数的分频,就得到了两种不同频率的输出,经相加器后,从而在输出端得到不同频率的已调信号,即FSK 信号,完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。
移频键控FSK调制与解调实验简介移频键控频移键控 (FSK) 是数字通信中一种重要的调制方式,它将数字信息信号调制成由两种不同频率的正弦波组成的高频信号,其中一个频率表示二进制 0,另一个频率则表示二进制 1,然后将这个高频信号传输到接收端,通过解调还原出原始数据。
FSK 可以用于无线电、音频甚至光学信号的传输。
在本文档中,将介绍如何进行移频键控 FSK 调制与解调的实验,通过实验理解FSK 调制与解调原理,并掌握 FSK 信号的产生、发送和解调过程。
实验步骤步骤1:准备工作首先,需要准备一台 FSK 调制解调器和一台示波器,并连接起来。
电源供应和示波器探针的连接应当正确无误。
步骤2:FSK 调制信号产生在第一阶段,需要产生一个双音调信号,即表示二进制 0 和 1 的两种频率。
在此实验中,我们选择使用两个正弦波。
这两个频率theta1 和theta2 需要合理选择,可以根据具体实验需要而定。
在产生双音调信号的输出端,通过移频键控 FSK 调制模块进行调制。
由于移频键控 FSK 调制方案较简单,因此可以使用简单通用的运算放大器组成移频键控 FSK 调制电路。
步骤3:传送 FSK 调制信号通过 FSK 调制的信号输出端,将信号输入到示波器中进行观测,用示波器观测检验 FSK 调制信号的准确性。
步骤4:接收 FSK 调制信号并解调使用 FSK 解调器,并将 FSK 调制信号输入演示信号输入端,将解调信号传输至演示信号输出端,观察解调的准确性。
步骤5:验证解调正确性将演示信号输出端与示波器探针连接,观察解调的准确性。
通过移频键控 FSK 调制与解调的实验,我们深入理解了 FSK 调制与解调原理,并掌握了 FSK 信号的产生、发送和解调过程。
通过本次实验,我们巩固了数字通信学习的基础,为进一步的深入研究奠定了坚实的基础。
FSK调制及解调实验报告简介在通信领域,频移键控(Frequency Shift Keying,FSK)调制和解调是常见的数字调制技术,广泛应用于无线通信和数据传输系统中。
本实验报告将详细介绍FSK调制和解调的原理、实验步骤和结果分析。
原理FSK调制是利用不同频率的载波信号来表示数字信息。
在FSK调制中,两个不同频率的载波信号代表了两个不同的数字信号。
例如,在二进制数字通信中,0可以用低频率表示,而1可以用高频率表示。
FSK调制的原理是通过将数字信号转化为频率信息并将其叠加到载波信号上。
通过调整载波频率来传输数字信号的不同值。
FSK解调是将接收到的FSK信号恢复为原始数字信号。
解调过程包括接收信号的滤波和判决两个主要步骤。
滤波用于消除噪声和非目标频率分量,而判决用于确定接收信号所代表的数字信号的值。
实验步骤1.搭建实验电路–使用信号发生器生成两个不同频率的正弦波,分别作为两个载波信号。
–将数字信号源与信号发生器连接,使得数字信号源能够控制载波信号的频率。
–将两个载波信号叠加,并将叠加后的信号送入模拟调制电路。
–将模拟调制电路的输出连接到示波器,以便观察FSK调制后的信号波形。
2.观察和分析调制波形–调整信号发生器的频率和数字信号源的输入,观察调制后的波形特征。
–分析不同数字信号输入时,调制波形的频率变化情况。
–根据调制波形的特点,判断FSK调制是否正确实现。
3.进行FSK解调实验–将调制后的信号输入到解调电路中。
–使用合适的滤波器,滤除噪声和非目标频率分量。
–通过判决电路,将解调后的信号恢复为原始数字信号。
4.观察和分析解调结果–使用示波器观察解调后信号的波形特征。
–将解调后的信号与原始数字信号进行比较,分析解调的准确性和误差情况。
实验结果和分析经过搭建实验电路、观察、分析和解调实验,我们得到了以下实验结果和分析:1.根据观察得知,调制后的波形在不同数字信号输入时,频率发生了明显的变化。
这表明FSK调制成功。
预习报告成绩: 指导教师审核(签名): 2012年 5 月 30 日预习报告一、 实验目的1. 掌握用键控法产生2FSK 信号的原理及实现方法。
2. 掌握2FSK 过零检测解调的原理。
二、 实验内容1. 观察2FSK 信号波形。
2. 观察2FSK 过零检测解调器各点信号波形。
3. 观察2FSK 解调信号波形。
三、 实验器材1. 信号源模块 2. 数字调制模块 3. 数字解调模块4. 同步信号提取模块5. 20M 双踪示波器 一台 6. 频率计(可选) 一台四、 实验思考题1. 分析2FSK 的调制和解调原理。
2. 改变74HC123的哪些外围元件参数对FSK 解调正确输出有影响?3. 用过零检测法进行FSK 解调时,其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生了延迟?五、 实验原理1.2FSK 调制原理。
2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。
被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化,即载频为f 0时代表传0,载频为f 1时代表传1。
显然,2FSK 信号完全可以看成两个分别以f 0和f 1为载频的两种2ASK 信号的合成,其一般时域数学表达式为t w nT t g a t w nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑ (5—1)式中,的反码,即是n n a a f w f w ,2,21100ππ==⎩⎨⎧-=⎩⎨⎧-=Pa P a n n ,概率为,概率为,概率为,概率为1P 1011P2FSK 信号的典型时域波形如图5-1所示,因为2FSK 属于频率调制,通常可定义其移频键控指数为S s R ff T f f h /0101-=-= (5—2)显然,h 与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的,其大小对己调波带宽有很大影响。
2FSK 信号与2ASK 信号的相似之处是含有载频离散谱分量,也就是说,二者均可以采用非相干方式进行解调。
计算机与通信学院通信系统基础实验实验题目:频移键控数字调制器电路设计专业班级:通信工程10级4班设计小组名单:张亚东李少雄张瑞芬指导教师:陈昊频移键控数字调制器电路设计一. 设计实验目的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.设计指标和技术要求一般的数字调制技术,如幅度键控<ASK)、移相键控<PSK)和移频键控<FSK)三种。
本实验要求掌握正弦振荡器、调制器等单元电路。
掌握调制的基本原理。
通过实际的方案分析进行比较,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范,编写设计说明,能正确地反映设计和实验成果,能正确的绘制电路图。
对数字调制技术的要求如下:1. 在信道衰落条件下,误码率要尽可能低。
2. 发射频谱窄,对相邻信道干扰小。
3. 能提供较高的传输速率。
4. 易于集成。
对数字调制技术的指标如下:1. 根据2FSK特点,信源输入以及对应的频率自己确定。
2. 了解2FSK信号调制解调的原理。
三. 系统总述在数字通信系统中,由于数字信号具有丰富的低频成分,不宜进行无线传输或长距离电缆传输,因而同模拟调制一样,需要将基带信号进行高频正弦调制,即数字调制。
与模拟调制相比,数字调制并无本质区别,都属于正弦波调制,但是数字调制系统也有自身的特点,其技术要求与模拟调制系统也有不同。
一般来说,数字调制技术可分为两种类型:一是利用模拟方法实现数字调制,即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理;二是利用数字信号的离散取值特点去键控载波,从而实现数字调制,这种方法通常称为键控法。
常用的数字调制方式有振幅键控<2ASK)、移频键控<2FSK)、移相键控<2PSK)等。
本实验是一个频移键控数字调制器电路设计。
功能是实现一个数字基带信号,经过调制信号的调制,输出一个2FSK的模拟信号,并用Multisim软件进行仿真可得出调制波形。
实验七频移键控调制与解调实验实验报告08电科(1)班第11组马振胜080702115 姚银涛080702128 张锦群080702131一、实验目的1.理解FSK调制工作原理及电路组成。
2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实验方法。
二、实验内容1.测试FSK调制电路TP901-TP907各测量点波形,并作详细分析。
2.测试FSK解调电路TP908-TP910各测量点波形,并作详细分析。
三、实验原理数字调频即频移键控FSK,它利用载频频率变化来传递数字信息。
数字调频信号分为相位连续和相位离散两种情况。
若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供,则它们之间相位互不相关,称为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。
本实验中,实验一提供的载频频率经分频而得到两个不同频率的载频信号,因此为相位连续的数字调频信号。
四、实验分析TP901:输出频率为31.95KHz、占空比为50%的方波。
TP902:输出频率为16.03KHz、占空比为50%的方波。
TP903:输出频率为32.15KHz的正弦波。
TP904:输出频率为16.10KHz的正弦波。
TP903与TP904双踪:TP903与TP904的波形幅度都为2.72V。
TP905:输出7位的伪随机码序列,为1011100。
TP905与TP906双踪:上面为TP905的波形。
下面的波形同TP905,但相位相反。
TP905与TP907双踪:上面为TP905的波形。
下面为调制信号输出,由图可知,当基带信号为“1”时,此时输出f 1=32KHz,当基带信号为“0”时,,此时输出f 2=16KHz,于是在输出端可得到已调的FSK信号。
TP907与TP908双踪:上面为TP907的波形,下面为TP907的波形,波形同TP907。
TP905与TP910双踪:上面为TP905的波形。
下面为输出2KHz伪随机码。
第1篇一、实验目的1. 理解数字载波调制的基本原理和过程。
2. 掌握常见的数字调制方式,如振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。
3. 学习数字调制信号的生成和解调方法。
4. 通过实验,加深对数字调制技术在实际通信系统中的应用理解。
二、实验原理数字载波调制是数字通信中一种常见的信号处理技术,它通过改变载波的某些参数(如幅度、频率或相位)来携带数字信息。
常见的数字调制方式包括:1. 振幅键控(ASK):通过改变载波的幅度来表示数字信息,通常用高电平表示“1”,低电平表示“0”。
2. 频移键控(FSK):通过改变载波的频率来表示数字信息,通常用不同的频率分别表示“1”和“0”。
3. 相移键控(PSK):通过改变载波的相位来表示数字信息,通常用不同的相位来表示不同的数字符号。
数字调制信号可以通过以下步骤生成:1. 基带信号生成:将数字信息转换成基带信号,通常为二进制序列。
2. 调制:将基带信号与载波信号相乘,得到已调信号。
3. 滤波:对已调信号进行滤波,去除不必要的频率分量。
数字调制信号的解调过程如下:1. 载波恢复:从已调信号中恢复出载波信号。
2. 解调:将恢复的载波信号与已调信号相乘,得到基带信号。
3. 判决:根据基带信号的幅度或频率,判断原始数字信息。
三、实验器材1. 数字信号发生器2. 数字示波器3. 数字信号分析仪4. 信号源5. 连接线四、实验步骤1. 实验一:ASK调制和解调- 使用数字信号发生器生成二进制序列。
- 将基带信号与载波信号相乘,得到ASK调制信号。
- 使用数字示波器观察ASK调制信号的波形。
- 将ASK调制信号与恢复的载波信号相乘,得到解调信号。
- 使用数字示波器观察解调信号的波形。
2. 实验二:FSK调制和解调- 使用数字信号发生器生成二进制序列。
- 将基带信号与两个不同频率的载波信号相乘,得到FSK调制信号。
- 使用数字示波器观察FSK调制信号的波形。
一、实验目的1. 了解幅移键控(ASK)的基本原理和调制过程。
2. 通过实验验证ASK调制信号的生成和解调过程。
3. 分析ASK调制系统的性能,包括带宽、信噪比等。
二、实验原理幅移键控(Amplitude Shift Keying,ASK)是一种数字调制方式,通过改变载波信号的振幅来表示数字信号。
在ASK调制中,数字信号1用高振幅的载波信号表示,而数字信号0则用低振幅或无载波信号表示。
三、实验设备1. 数字信号发生器2. 调制器3. 解调器4. 示波器5. 计算器四、实验步骤1. 设置实验参数- 设置数字信号发生器产生二进制序列信号。
- 设置载波信号发生器产生固定频率的正弦波信号。
- 设置调制器将数字信号与载波信号进行ASK调制。
- 设置解调器对接收到的ASK信号进行解调。
2. 生成ASK调制信号- 打开数字信号发生器,产生一个连续的二进制序列信号。
- 打开载波信号发生器,产生一个固定频率的正弦波信号。
- 将数字信号和载波信号输入调制器,进行ASK调制。
- 使用示波器观察调制后的信号波形。
3. 解调ASK信号- 将调制后的信号输入解调器。
- 使用示波器观察解调后的信号波形。
- 比较解调后的信号与原始数字信号,验证ASK调制和解调的正确性。
4. 分析ASK调制系统的性能- 测量ASK调制信号的带宽。
- 测量ASK调制信号的信噪比。
- 分析ASK调制系统的性能,包括调制效率、误码率等。
五、实验结果与分析1. ASK调制信号的波形通过示波器观察到的ASK调制信号波形如图1所示。
可以看出,数字信号1对应高振幅的载波信号,而数字信号0对应低振幅或无载波信号。
2. ASK调制信号的带宽根据实验数据,ASK调制信号的带宽为B = 2f,其中f为载波信号的频率。
假设载波信号频率为1kHz,则带宽为2kHz。
3. ASK调制信号的信噪比根据实验数据,ASK调制信号的信噪比为SNR = 20log10(信号功率/噪声功率)。
实验六振幅键控、移频键控、移相键控解调实验一、实验目的1、掌握2ASK非相干解调的原理。
2、掌握2FSK过零检测解调的原理。
3、掌握2DPSK相干解调的原理。
二、实验内容1、观察2ASK、2FSK、2DPSK解调信号波形。
2、观察2FSK过零检测解调器各点波形。
3、观察2DPSK相干解调器各点波形。
三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、同步信号提取模块5、20M双踪示波器6、频率计(选用)7、连接线四、实验原理1、2ASK解调原理本实验采用的是包络检波法,ASK调制信号经过RC组成的耦合电路,输出波形可从OUT1观察,然后通过半波整流器(由1N4148组成),输出波形可从OUT2观察,半波整流后的信号经过低通滤波器(由TL082组成),滤波后的波形可从OUT3观察,再经过电压比较器(LM339)与参考电位比较后送入抽样判决器(74HC74)进行抽样判决,最后得到解调输出的二进制信号。
标号为“ASK判决电压调节”的电位器用来调节电压比较器的判决电压。
判决电压过高,将会导致正确的解调结果的丢失;判决电压过低,将会导致解调结果中含有大量错码,因此,只有合理选择判决电压,才能得到正确的解调结果。
抽样判决用的时钟信号就是ASK基带信号的位同步信号。
2、2FSK解调原理本实验采用的是过零检测法,FSK信号通过整形1(LM339)将信号高电平限幅在5V,这样使FSK信号变为CMOS电平即矩形波序列,然后分两路分别输入单稳1、2(74HC123)及相加器(74HC32),就得到了代表FSK信号过零点的脉冲序列,单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发,它们与相加器(74HC32)一起共同对TTL电平的FSK信号进行微分、整流处理。
再通过低通滤波器(由TL082组成)滤除高次谐波,再依次通过整形2和抽样电路共同构成抽样判决器,便能得到FSK解调信号。
其判决电压可通过标号为“2FSK 判决电压调节”的电位器进行调节,抽样判决用的时钟信号就是FSK基带信号的位同步信号。
频移键控FSK调制与解调系统设计实验报告实验课程名称:通信原理实验_实验项目名称频移键控FSK调制与解调系统设计实验实验成绩实验者专业班级组别同组者无实验日期一、实验目的、意义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强,因此在中低速数据通信系统中得到较为广泛的应用。
通过此综合实验:1.进一步加深对数字调制中的移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。
2.学会综合地、系统地应用已学到的知识对移频键控FSK调制与解调系统电路设计与仿真,提高独立解决问题的能力。
二、设计任务与要求1.设计任务:构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统,具体要求如下:主载波频率:11800HZ载波1频率:2950HZ(四分频)载波2频率:1475HZ(八分频)数字基带信号NRZ:15位M序列,传输速率约为400波特。
(32分频)2.设计要求:FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器,利用键控法实现。
FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。
传输信道不考虑噪声干扰,采用直接传输。
整个系统用EWB软件仿真完成。
三、实验原理数字频率调制又称频移键控,记作FSK(Frequency Shift Keying),二进制频移键控记作2FSK。
数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的,即用所传送的数字消息控制载波的频率。
从原理上讲,数字调频可用模拟调频法来实现,也可用键控法来实现,后者较为方便。
四、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成1.方案论证1)2FSK调制信号的产生实现数字频率调制的方法很多,总括起来有两类:直接调频法和移频键控法。
直接调频法,即用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数,直接改变振荡频率,使输出得到不同频率的已调信号。
频率键控法,又称为频率转换法。
它是用数字矩形脉冲控制电子开关,使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换,从而在输出端得到不同频率的已调信号。
实验五振幅键控、移频键控调制解调实验一、实验目的1.掌握用键控法产生2ASK、2FSK 信号的方法。
2.掌握2ASK 相干解调的原理。
3.掌握2FSK 过零检测解调的原理。
二、实验内容1.观察2ASK、2FSK 调制信号波形。
2.观察2ASK、2FSK 解调信号波形。
3.观察2FSK 过零检测解调器各点波形。
三、实验原理图2ASK的相干解调原理图2FSK的过零检测法解调原理图四、实验记录ASK的调制解调:1、64K载波的频谱2、①ASK基带输入②ASK调制输出3、改NRZ①ASK基带输入②ASK调制输出4、改32K载波①ASK基带输入②ASK调制输出5、改NRZ码后的频谱FSK的调制解调:1、①FSK基带输入②FSK调制输出2、①FSK基带输入②FSK调制输出3、1图FSK基带输入频谱4、2图FSK调制输出频谱5、①信号源NRZ码②单稳输出16、①信号源NRZ码②单稳输出27、①信号源NRZ码②过零检测 8、①信号源NRZ码②FSK解调输出9、①信号源NRZ码②FSK-OUT 10、①信号源BS码②FSK-BS四、实验思考题1.ASK、FSK 调制解调原理框图以及实验测量点标注及数据记录标识说明。
(标识出实验中各测量点在原理框图中的位置。
)2.基带信号为什么要调制后再传输?答:由于频率资源的有限性,限制了我们无法用开路信道传输信息。
再者,通信的最终目的是远距离传递信息。
由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因,基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。
为了进行长途传输,必须对数字信号进行载波调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
3.ASK、FSK 抗噪声性能以及频谱利用问题。
答:就误码率而言,ASK的误码率低于FSK的误码率,也就是说ASK调制的可靠性比FSK的可靠性高。
但是,FSK占用的频带小,其传输的有效性更强。
4.ASKOUT 与ASK 解调输出、FSKOUT 与FSKOUT 解调输出,前后之间经过了什么电路?答:①ASKOUT 与ASK 解调输出前后之间经过了耦合电路、相乘器、低通滤波器、抽样判决器;②FSKOUT 与FSKOUT 解调输出前后之间经过了整形电路1、单稳电路1、相加器、低通滤波器、整形电路2、抽样判决。
实验四. 振幅键控、移频键控、移相键控调制和解调实验一、实验目的1.掌握绝对码、相对码概念以及它们之间的变换关系和变换方法2.掌握用键控法产生2ASK 、2FSK 信号的方法,以及2ASK 相干解调、2FSK 过零检测解调的原理3.掌握相对码波形与2FSK 信号波形之间的关系4.掌握2ASK 、2FSK 信号的频谱特性二、实验内容〔含技术指标〕1.观察绝对码和相对码的波形2.观察2ASK 、2FSK 信号波形3.观察2ASK 、2FSK 信号频谱4.观察2ASK 、2FSK 解调信号波形5.观察2FSK 过零检测解调器各点波形三、实验器材信号源模块数字调制模块频谱分析模块数字解调模块同步信号提取模块数字示波器一台连接线若干四、实验原理调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制.由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量,当用二进制信号分别调制这三种参量时,就形成了二进制振幅键控<2ASK>、二进制移频键控〔2FSK 〕、二进制移相键控<2PSK>三种最基本的数字频带调制信号,而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态.1. 2ASK 调制原理.在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的.使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的"1"或"0",这样就可以得到2ASK 信号,这种二进制振幅键控方式称为通—断键控〔OOK 〕.2ASK 信号典型的时域波形如图15-1所示,其时域数学表达式为:2()cos ASK n c S t a A t ω=⋅ 〔15-1〕式中,A 为未调载波幅度,c ω为载波角频率,n a 为符合下列关系的二进制序列的第n 个码元:⎩⎨⎧=P P a n -出现概率为出现概率为110 〔15-2〕综合式15-1和式15-2,令A =1,则2ASK 信号的一般时域表达式为:t t S c ωcos )(= 〔15-3〕式中,T s 为码元间隔,()g t 为持续时间 [-T s /2,T s /2] 内任意波形形状的脉冲〔分析时一般设为归一化矩形脉冲〕,而()S t 就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列.-A15-1 2ASK 信号的典型时域波形为了更深入掌握2ASK 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,其频域分析的对象应为信号功率谱密度.设()g t 为归一化矩形脉冲,若()g t 的傅氏变换为()G f ,()S t 则为二进制随机单极性矩形脉冲序列,且任意码元为0的概率为P,则()S t 的功率谱密度表达式为:)()0()1()()1()(2222f G P f f G P P f f P s s s ζ-+-= 〔15-4〕式中,sin ()s s s T G f T fT πρπ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦;1s s f T =Hz,并与二进制序列的码元速率R s 在数值上相等.可以看出,单极性矩形脉冲随机序列含有直流分量.2ASK 信号的双边功率谱密度表达式为:[])()()0()1(41222c c s f f f f G p f -++-ζζ 〔15-5〕 式〔15-5〕表明,2ASK 信号的功率谱密度由两个部分组成:〔1〕由()g t 经线性幅度调制所形成的双边带连续谱;〔2〕由被调载波分量确定的载频离散谱.图15-2为2ASK 信号的单边功率谱示意图.图15-2 2ASK 信号的单边功率谱密度示意图对信号进行频域分析的主要目的之一就是确定信号的带宽.在不同应用场合,信号带宽有多种度量定义,但最常用和最简单的带宽定义是以功率谱主瓣宽度为度量的"谱零点带宽",这种带宽定义特别适用于功率谱主瓣包含信号大部分功率的信号.显然,2ASK 信号的谱零点带宽为20[()()]22/ASK c s c s s s B f R f R f R T =+--==〔Hz 〕 〔15-6〕式中,R s 为二进制序列的码元速率,它与二进制序列的信息率〔比特率〕R b 〔bit/s 〕在数值上相等.图15-3 2ASK 调制原理框图2ASK 信号的产生方法比较简单.首先,因2ASK 信号的特征是对载波的"通-断键控",用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门,由二进制序列()S t 控制门的通断,()S t =1时开关导通;()S t =0时开关截止,这种调制方式称为通-断键控法.其次,2ASK 信号可视为S<t>与载波的乘积,故用模拟乘法器实现2ASK 调制也是很容易想到的另一种方式,称其为乘积法.在这里,我们采用的是通-断键控法,2ASK 调制的基带信号和载波信号分别从"ASK 基带输入"和"ASK 载波输入"输入,其原理框图和电路原理图分别如图15-3、图15-4所示.2. 2FSK 调制原理.2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的,被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化,即载频为0f 时代表传0,载频为1f 时代表传1.显然,2FSK 信号完全可以看成两个分别以0f 和1f 为载频、以n a 和n a 为被传二进制序列的两种2ASK 信号的合成.2FSK 信号的典型时域波形如图15-5所示,其一般时域数学表达式为t nT t g a t nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑∑ 〔15-7〕式中,002f πω=,112f πω=,n a 是n a 的反码,即图15-5 2FSK 信号的典型时域波形因为2FSK 属于频率调制,通常可定义其移频键控指数为s s R f f T f f h /0101-=-= 〔15-8〕显然,h 与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的,其大小对已调波带宽有很大影响.2FSK 信号与2ASK 信号的相似之处是含有载频离散谱分量,也就是说,二者均可以采用非相干方式进行解调.可以看出,当h<1时,2FSK 信号的功率谱与2ASK 的极为相似,呈单峰状;当h>>1时,2FSK 信号功率谱呈双峰状,此时的信号带宽近似为s FSK R f f B 2012+-=〔Hz 〕〔15-9〕 2FSK 信号的产生通常有两种方式:〔1〕频率选择法;〔2〕载波调频法.由于频率选择法产生的2FSK 信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和,在二进制码元状态转换〔10→或01→〕时刻,2FSK 信号的相位通常是不连续的,这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛.载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK 信号,这时的已调信号出自同一个振荡器,信号相位在载频变化时始终是连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛,使信号功率更集中于信号带宽内.在这里,我们采用的是频率选择法,其调制原理框图如图15-6所示:图15-6 2FSK 调制原理框图由图可知,从"FSK 基带输入"输入的基带信号分成两路,1路经U404〔LM339〕反相后接至U405B 〔4066〕的控制端,另1路直接接至U405A 〔4066〕的控制端.从"FSK 载波输入1"和"FSK 载波输入2"输入的载波信号分别接至U405A 和U405B 的输入端.当基带信号为"1"时,模拟开关U405A 打开,U405B 关闭,输出第一路载波;当基带信号为"0"时,U405A 关闭,U405B 打开,此时输出第二路载波,再通过相加器就可以得到2FSK 调制信号.3. 2PSK 调制原理.2PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的,通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0,其时域波形示意图如图15-7所示.设二进制单极性码为a n ,其对应的双极性二进制码为b n ,则2PSK 信号的一般时域数学表达式为:t nT t g b t S c n s n PSK ωcos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑ 〔15-10〕其中:⎩⎨⎧=-=P a Pa b n n n -时,概率为=当+时,概率为当11101则〔15-10〕式可变为:()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∑∑10cos )(0cos )(2n c n s n c n s PSK a t nT t g a t nT t g t S 当当)=(ωπω 〔15-11〕 图15-7 2PSK 信号的典型时域波形由〔15-10〕式可见,2PSK 信号是一种双边带信号,比较〔15-10〕式于〔15-3〕式可知,其双边功率谱表达式与2ASK 的几乎相同,即为:[])()()0()1(41222c c s f f f f G P f -++-ζζ 〔15-12〕 2PSK 信号的谱零点带宽与2ASK 的相同,即s s s c s c PSK T R R f R f B /22)()(2==--+=〔Hz 〕 〔15-13〕我们知道,2PSK 信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的,在这种绝对移相的方式中,由于发送端是以某一个相位作为基准的,因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考.如果这个参考相位发生变化,则恢复的数字信息就会与发送的数-A字信息完全相反,从而造成错误的恢复.这种现象常称为2PSK的"倒π"现象,因此,实际中一般不采用2PSK方式,而采用差分移相〔2DPSK〕方式.2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式.例如,假设相位值用相位偏移x表示〔x定义为本码元初相与前一码元初相之差〕,并设=∆Φπ"数字信息“→1=∆Φ"→0数字信息“则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下:数字信息:00111001012DPSK信号相位:00 0π0πππ00π或:πππ0π000ππ0图15-8为对同一组二进制信号调制后的2PSK与2DPSK波形.从图中可以看出,2DPSK信号波形与2PSK的不同.2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号,而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号.这说明,解调2DPSK信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值.只要前后码元的相对相位关系不破坏,则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息,这就避免了2PSK方式中的"倒π"现象发生.同时我们也可以看到,单纯从波形上看,2PSK与2DPSK信号是无法分辨的.这说明,一方面,只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的,才能正确判定原信息;另一方面,相对移相信号可以看成是把数字信息序列〔绝对码〕变换成相对码,然后再根据相对码进行绝对移相而形成.图15-8 2PSK与2DPSK波形对比为了便于说明概念,我们可以把每个码元用一个如图15-9所示的矢量图来表示.图中,虚线矢量位置称为基准相位.在绝对移相中,它是未调制载波的相位;在相对移相中,它是前一码元载波的相位.如果假设每个码元中包含有整数个载波周期,那么,两相邻码元载波的相位差既表示调制引起的相位变化,也是两码元交界点载波相位的瞬时跳变量.根据ITU-T的建议,图15-9〔a〕所示的移相方式,称为A方式.在这种方式中,每个码元的载波相位相对于基准相位可取0、π.因此,在相对移相后,若后一码元的载波相位相对于基准相位为0,则前后两码元载波的相位就是连续的;否则,载波相位在两码元之间要发生跳变.图15-9〔b〕所示的移相方式,称为B方式.在这种方式中,每个码元的载波相位相对于基准相位可取±π/2.因而,在相对移相时,相邻码元之间必然发生载波相位的跳变.这样,在接收端接收该信号时,如果利用检测此相位变化以确定每个码元的起止时刻,即可提供码元定时信息,这正是B方式被广泛采用的原因之一.五、实验步骤〔选作ASK的调制与解调或者FSK的调制与解调〕将信号源模块、数字调制模块、数字解调模块、同步信号提取模块小心地固定在主机箱中,确保电源接触良好. 1.插上电源线,打开主机箱右侧的交流开关,再分别按下四个模块中的开关POWER1、POWER2,对应的发光二极管LED001、LED002、D400、D401、DA00、DA01、D500、D501发光,按一下信号源模块的复位键,四个模块均开始工作.〔注意,此处只是验证通电是否成功,在实验中均是先连线,后打开电源做实验,不要带电连线〕2.将信号源模块的位同步信号〔BS〕的频率设置为15.625KHz,将信号源模块产生的NRZ 码设置为01110010 11001100 10101010,将同步信号提取模块的拨码开关SW501的第一位拨上.3.ASK解调实验①用信号源模块产生的NRZ码为基带信号,合理连接信号源模块与数字调制模块,使数字调制模块的信号输出点"ASK调制输出"能输出正确的ASK调制波形.②将"ASK调制输出"的输出信号送入数字解调模块的信号输入点"ASK-IN",观察信号输出点"ASK-OUT"处的波形,并调节标号为"ASK判决电压调节"的电位器,直到在该点观察到稳定的NRZ码为止.将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点"NRZ-IN",再将同步信号提取模块的信号输出点"位同步输出"输出的波形送入数字解调模块的信号输入点"ASK-BS",观察信号输出点"OUT1"、"OUT2"、"OUT3"、"ASK 解调输出"处的波形,并与信号源产生的NRZ码进行比较.③改变信号源产生的NRZ码的设置,重复上述观察.4.FSK解调实验①将信号源模块的位同步信号的频率恢复为15.625KHz,用信号源模块产生的NRZ码为基带信号,合理连接信号源模块与数字调制模块,使数字调制模块的信号输出点"FSK调制输出"能输出正确的FSK调制波形.②将点"FSK调制输出"的输出信号送入数字解调模块的信号输入点"FSK-IN",观察信号输出点"FSK-OUT"处的波形,并调节标号为"FSK判决电压调节"的电位器,直到在该点观察到稳定的NRZ码为止.将该点波形送入同步信号提取模块的信号输入点"NRZ-IN",再将同步信号提取模块的信号输出点"位同步输出"输出的波形送入数字解调模块的信号输入点"FSK-BS",观察信号输出点 "单稳输出1"、"单稳输出2"、"过零检测"、"FSK解调输出"处的波形,并与信号源产生的NRZ码进行比较.③改变信号源产生的NRZ码的设置,重复上述观察.5.PSK解调实验①将信号源模块的位同步信号的频率恢复为15.625KHz,用信号源模块产生的NRZ码为基带信号,合理连接信号源模块与数字调制模块,使数字调制模块的信号输出点"PSK调制输出"能输出正确的PSK调制波形.②将"PSK调制输出"的输出信号送入数字解调模块的信号输入点"PSK-IN",将"PSK调制输出"的波形送入同步信号提取模块的信号输入点"S-IN",使信号输出点"载波输出"能输出提取出的正确的载波信号〔方法请参考实验十四〕,再将该点的输出波形送入数字解调模块的信号输入点"载波输入",观察信号输出点"PSK-OUT"处的波形,并调节标号为"PSK判决电压调节"的电位器,直到在该点观察到稳定的NRZ码为止<电位器WA02可调节乘法器的平衡度,该处在出厂时已经调好,请勿自行调节>.将点"PSK-OUT"输出的波形送入同步信号提取模块的信号输入点"NRZ-IN",再将同步信号提取模块的信号输出点"位同步输出"输出的波形送入数字解调模块的信号输入点"PSK-BS",观察信号输出点"OUT4"、"OUT5"、"PSK解调输出"处的波形,并与信号源产生的NRZ码进行比较.③改变信号源产生的NRZ码的设置,重复上述观察.六、实验数据ASK基带输入和ASK解调输出的波形ASK-OUT和OUT1波形ASK-OUT和ASK-BS波形七、实验数据分析1、分析2ASK 、2FSK的调制与解调原理?答:2ASK:二进制幅度键控.2ASK调制原理:在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的.使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的"1"或"0",这样就可以得到2ASK 信号,这种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控〔OOK 〕:2ASK 信号的一般时域表达式为:图15-3 2ASK 调制原理框图解调原理:与AM 信号的解调方法一样.2ASK/OOK 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:〔a 〕非相干解调〔包络检波〕2FSK :二进制频移键控2FSK 信号的产生通常有两种方式:〔1〕频率选择法;〔2〕载波调频法在这里,我们采用的是频率选择法,载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK 信号,这时的已调信号出自同一个振荡器,信号相位在载频变化时始终是连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛,使信号功率更集中于信号带宽内.其调制原理框图如图15-6所示:图15-6 2FSK 调制原理框图2、比较2ASK 、2FSK 调制信号的频谱并作分析,进而分析三种调制方式各自的优点和缺点?2ASK.2PSK.带宽是码元速率二倍,2FSK 带宽是两个载频之差加上两倍码元速率.误码率2PSK<2FSK<2ASK.设备复杂度上2FSK 最复杂.由于2ASK 存在最佳判决门限,因此对信道最敏感.2FSK 通过比较两条检测支路的电压大小来判断码元,剩下的两个是过零比较.八、参考文献《现代通信技术》《电子信息专业实验教程》九、实验体会通过此次实验,我掌握绝对码、相对码概念以及它们之间的变换关系和变换方法,掌握用键控法产生2ASK、2FSK信号的方法,以及2ASK相干解调、2FSK过零检测解调的原理,相对码波形与2FSK信号波形之间的关系,2ASK、2FSK信号的频谱特性.。
幅度键控、频移键控和相移键控调制解调实验
.实验四。
振幅移位键控、频率移位键控、相移键控调制和解调实验
一、实验目的1。
掌握绝对码和相对码的概念及其转换关系和转换方法。
掌握键控产生2ASK和2FSK信号的方法,以及2ASK相干解调和2FSK过零检测解调的原理。
掌握相对码波形和2FSK信号波形4之间的关系。
掌握2ASK和2FSK信号的频谱特征
2.实验内容(包括技术指标)1。
观察绝对代码和相对代码2的波形。
观察2ASK和2FSK信号3的波形。
观察2ASK和2FSK信号4的频谱。
观察2ASK和2FSK解调信号5的波形。
观察2FSK过零检测解调器在所有点的波形
三、实验设备信号源模块、数字调制模块、频谱分析模块、数字解调模块、同步信号提取模块、数字示波器、若干连接线
4.实验原理当调制信号是二进制序列时,数字波段调制称为二进制数字调制。
由于调制载波具有幅度、频率和相位三个独立的可控参数,当这三个参数分别被二进制信号调制时,形成三个基本的数字带调制信号,即二进制幅度键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK),而每个调制信号的受控参数只有两个离散的变换状态。
1.2 ASK调制原理。
在幅度键控中,载波幅度随着基带信号的变
就是说,载波幅度的存在或不存在表示信号中的“1”或“0”,从而获得2ASK信号。
这种二进制幅度键控方法称为开关键控(OOK)。
2 2ASK 信号的典型时域波形如图15-
一、实验目的1。
掌握绝对码和相对码的概念及其转换关系和转换方法。
掌握键控产生2ASK和2FSK信号的方法,以及2ASK相干解调和2FSK过零检测解调的原理。
掌握相对码波形和2FSK信号波形4之间的关系。
掌握2ASK和2FSK信号的频谱特征
2.实验内容(包括技术指标)1。
观察绝对代码和相对代码2的波形。
观察2ASK和2FSK信号3的波形。
观察2ASK和2FSK信号4的频谱。
观察2ASK和2FSK解调信号5的波形。
观察2FSK过零检测解调器在所有点的波形
三、实验设备信号源模块、数字调制模块、频谱分析模块、数字解调模块、同步信号提取模块、数字示波器、若干连接线
4.实验原理当调制信号是二进制序列时,数字波段调制称为二进制数字调制。
由于调制载波具有幅度、频率和相位三个独立的可控参数,当这三个参数分别被二进制信号调制时,形成三个基本的数字带调制信号,即二进制幅度键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK),而每个调制信号的受控参数只有两个离散的变换状态。
1.2 ASK调制原理。
在幅度键控中,载波幅度随着基带信号的变
就是说,载波幅度的存在或不存在表示信号中的“1”或“0”,从而获得2ASK信号。
这种二进制幅度键控方法称为开关键控(OOK)。
2ASK 信号的典型时域波形如图15所示:(15-1),其中a是未调制的载波幅度、载波角频率和满足以下关系的二进制序列的第n个符号:(15-2)如果a=1,2ASK信号的一般时域表达式如下:
(15-3)在公式中,Ts是符号间隔、在持续时间[-TS/2、TS/2内的任何波形的脉冲(在分析期间通常设置为标准化的矩形脉冲),以及表示二进制信息的随机单极脉冲序列。
图15-(15-2)2的一般时域表达式(15-3)在公式中,Ts是符号间隔、在持续时间[-TS/2、TS/2内的任何波形的脉冲(在分析期间通常设置为标准化的矩形脉冲),以及表示二进制信息的随机单极脉冲序列。
图15:在公式(15-4)中;并且在数字上等于二进制序列的符号速率Rs。
可以看出,单极矩形脉冲的随机序列包含DC分量。
2 2ASK信号的双边功率谱密度表达式为: (15-5)等式(15-5)表明2ASK信号的功率谱密度由两部分组成:
(1)线性调幅形成的双边带连续谱;
(2)由调制载波分量确定的载波频率离散频谱。
图15-Hz,并且在数字上等于二进制序列的符号速率Rs。
可以看出,单极矩形脉冲的随机序列包含DC分量。
2 2ASK信号的双边功率谱密度表达式为: (15-5)等式(15-5)表明2ASK信号的功率谱密度由两部分组成:
(1)线性调幅形成的双边带连续谱;
(2)由调制载波分量确定的载波频率离散频谱。
图15:二进制幅度
键控。
2ASK调制原理:
在幅度键控中,载波幅度随着基带信号的变化而变化。
载波在二进制基带信号1或0的控制下被打开或关闭,也就是说,载波幅度的存在或不存在表示信号中的“1”或“0”,从而获得2ASK信号。
这种常见且最简单的二进制幅度键控方法称为开关键控(OOK): 2ASK信号的一般时域表达式为:
图15-2ASK调制原理:
在幅度键控中,载波幅度随着基带信号的变化而变化。
载波在二进制基带信号1或0的控制下被打开或关闭,也就是说,载波幅度的存在或不存在表示信号中的“1”或“0”,从而获得2ASK信号。
这种常见且最简单的二进制幅度键控方法称为开关键控(OOK): 2ASK信号的一般时域表达式为:
图15:与am信号相同的解调方法。
2ASK/OOK有两种基本解调方法:非相干解调(包络检测法)和相干解调(同步检测法)。
相应接收系统的框图如下:
带通滤波器全波整流器低通滤波器样本判决器abcd输出定时脉冲(a)非相干解调(包络检测)带通滤波器乘法器低通滤波器样本判决器输出定时脉冲2FSK:
通常有两种方法来生成二进制FSK 2FSK信号:
(1)频率选择方法;
(2)载波频率调制方法这里,我们使用频率选择方法。
载波频率调制方法在直接频率调制器中产生2FSK信号。
此时,调制信号来自
同一个振荡器,当载波频率改变时,信号相位总是连续的。
这将有利于调制信号功率谱旁瓣分量的收敛,并使信号功率更集中在信号带宽中。
调制原理框图见图15——非相干解调(包络检测法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统框图见图:
带通滤波器全波整流器低通滤波器样本判决器abcd输出定时脉冲(a)非相干解调(包络检测)带通滤波器乘法器低通滤波器样本判决器输出定时脉冲2FSK:
通常有两种方法来生成二进制FSK 2FSK信号:
(1)频率选择方法;
(2)载波频率调制方法这里,我们使用频率选择方法。
载波频率调制方法在直接频率调制器中产生2FSK信号。
此时,调制信号来自同一个振荡器,当载波频率改变时,信号相位总是连续的。
这将有利于调制信号功率谱旁瓣分量的收敛,并使信号功率更集中在信号带宽中。
调制原理框图如图15所示:图15-6 2FSK调制原理框图
2.比较分析2ASK和2FSK调制信号的频谱,然后分析三种调制方式的优缺点?2ASK.2PSK带宽是符号速率的两倍,2FSK带宽是两个载波频率之差加上两倍的符号速率。
误码率2PSK2FSK2ASK。
2FSK是最复杂的设备。
因为2ASK具有最佳决策阈值,所以它对信道最敏感。
2FSK通过比较两个检测支路的电压来判断符号,其余两个是过零比较。
八.参考文献《现代通信技术》《电子信息专业实验教程》
9.实验经验通过这次实验,我掌握了绝对码和相对码的概念及其
转换关系和转换方法。
掌握了用键控法产生2ASK和2FSK信号的方法,2ASK相干解调和2FSK过零检测解调的原理,相关码波形和2FSK信号波形的关系,以及2ASK和2FSK信号的频谱特性。
Word 教育材料。