2ASK的相干解调器及非相干解调器的设计

2ASK的相干解调器及非相干解调器的设计相干解调器与非相干解调器是通信系统中常用的两种调制解调技术，它们在信号传输和接收方面有着不同的特点和优势。

本文将介绍2ASK 的相干解调器和非相干解调器的设计原理及应用。

一、2ASK的相干解调器设计1. 相干解调器原理相干解调器是一种通过匹配接收端的载波频率、相位和幅度，实现信号恢复的技术。

在2ASK（双倍振幅键控）的调制方式下，载波的幅度来表示信号的二进制数据，即“0”和“1”。

相干解调器通过检测载波的幅度变化，恢复出原始的二进制信号。

2. 相干解调器设计步骤（1）载波恢复：相干解调器的第一步是从接收信号中恢复载波，以便解码出原始的二进制信号。

通常会使用相位锁定环路（PLL）等技术来实现。

（2）信号检测：接下来，利用信号检测电路对恢复的载波进行幅度检测。

比如通过比较放大器的输出与一个阈值电平，判断幅度的高低，从而恢复出原始的二进制信号。

3. 相干解调器应用相干解调器适用于高带宽和低误码率的通信系统。

其优点在于能够提供较高的信号传输效率和较低的误码率，但对接收端的硬件要求较高。

二、非相干解调器的设计1. 非相干解调器原理非相干解调器是另一种常见的解调技术，不需要恢复原始的载波信息。

它是通过检测信号的能量变化来解调信号的。

在2ASK调制方式下，当信号幅度为“1”时，能量较高；当信号幅度为“0”时，能量较低。

2. 非相干解调器设计步骤（1）能量检测：非相干解调器的第一步是对接收信号的能量进行检测。

可以使用功率放大器来提升信号的能量。

（2）信号判决：接下来，通过对信号能量的比较，判断是“1”还是“0”信号。

通常是通过一个比较器和一个阈值电平来实现。

3. 非相干解调器应用非相干解调器适用于对带宽要求不高，误码率要求相对较低的通信系统。

与相干解调器相比，其硬件要求较低，但信号传输效率和误码率相对较高。

三、相干解调器与非相干解调器的比较相干解调器和非相干解调器都有各自的优势和适用场景。

2ASK非相干解调
2SAK相干解调
参数设置：
系统时钟：No. of Sample: 1024 ; Sample Rate: 20000Hz No. of System Loop:1
载波信号，调制信号如下：
调制信号的功率谱密度如下：
从图中可以看出，在1000Hz处很明显地看到调制信号的离散谱，约为0db；还可以看出频率谱的连续部分是由二进制随机序列信号的功率谱搬移得到，主峰值约为-3db，第一旁瓣峰值约为-15db。

解调得到的波形如下：依次为相干解调和非相干解调
信号源发生的信号，可以看到，解调得到的信号和它的波形是一致的，仅仅是时间上有一些延迟。

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。

答：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。

包含了上边频和下边频两部分，故为DSB调制。

下图是载波信号（正弦信号）功率（幅度）图：
下图是基带信号（矩形脉冲）的功率谱密度图：
下图是调制输出信号的功率（幅度）
从三个图可以看出：2ASK调制信号的功率谱是基带信号的功率谱Ps(f)的线性搬移（属于线性调制）。

2ASK 非相干解调器（包络检波法）设计1摘要本课程设计主要是通过利用MATLAB 集成环境下的SIMULINK 仿真平台对系统建模，设计一个2ASK 非相干解调器，对解调原理进行分析，并且给出信号经过各器件的输出波形以及对输入数字信号序列并进行接收判决。

在经过思考之后我设计一种2ASK 非相干解调器，并利用所学知识对其进行了详细的分析，清晰的阐述了组成结构和特性。

2关键词：MATLAB2ASK 非相干解调3设计要求：1、用SIMULINK 对系统建模2、输入数字信号序列并进行接收判决3、给出信号经过各器件是处波形4、对解调器原理进行分析4设计分析4.1、基本原理振幅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工作状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。

一种常用的二进制振幅键控方式称为通-断键控（OOK ）,其表达式为()”时发送“以概率”时发送“以概率0P -11P 0cos ⎩⎨⎧=tA t e c ookω （4-1）可见，载波在二进制基带信号s(t)控制下通-断变化，所以这种键控又称为通-断键控。

在OOK 中，某一种符号（“0”或“1”）用没有电压来表示。

2ASK 信号的一般表达式为()()tt s t e c ASK ωcos 2= （4-2）其中()()∑-=nsnnT t g a t s （4-3）4.2、2ASK信号的产生方法2ASK信号的产生方式通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和建控法，相应的调制器如下图所示。

2ASK信号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），本设计主要研究非相干解调方式，其相应的接收系统组成方框图为：图4-3 非相干解调方式5系统仿真5.1、建立模型用MATLAB的SIMULINK中的模块创建仿真系统，用正弦波和一个基带信号通过相乘器得到2ASK信号，然后依次通过带通滤波器、全波整流器和低通滤波器，最后通过抽样判决器得到解调后的信号。

※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2013级学生通信系统 仿真课程设计《通信系统仿真》课程设计报告书课题名称 2ASK 相干解调器和非相干解调器（包络检波法）设计姓 名 廖永丰 学 号 131240134 学 院 通信与电子工程学院专 业 通信工程 指导教师肖湘 讲师2015年 12月22日一、设计任务及要求：利用MATLAB软件设计一个2ASK相干解调器和非相干解调器,并且对给出信号经过各器件输出波形以及对解调原理进行分析,对输入数字信号序列进行抽样判决.在课程设计中,首先根据原理画出图形,然后构建解调电路,再利用Sim ulink中调出个元件组成电路,接着再设置解调电路中各个模块的参数并加以运行,并把运行仿真结果输入显示器,根据显示结果分析所设置的系统性能.通过对波形分析,验证课程设计的正确性。

要求：通过利用matlabsimulink，熟悉matlab simulink仿真工具。

通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，相关概念。

熟悉掌握2A S K的两种解调方法的基本原理，用matlab实现相干解调器和非相干解调器的设计。

更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。

指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩验收盖章年月日2ASK相干解调器和非相干解调器（包络检波法）设计1 设计目的（1）熟练掌握二进制数字振幅键控的基础知识，对2ASK的调制与解调有一定的了解。

（2）熟练掌握相干解调和非相干解调的基本原理，熟练掌握matlab simulink 的使用，用matlab simulink对系统进行建模，实现相干解调器和非想干解调器的设计。

（3）培养自己分析问题和动手的能力。

（4）培养查阅资料,独立思考问题的能力。

（5）课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼分析解决实际问题的能力。

2ASK的相干解调器及非相干解调器的设计在通信领域中，解调器是起着重要作用的设备，主要用于将模拟或数字信号转换成数字或模拟信号。

其中，相干解调器和非相干解调器是两种常见的解调器类型。

本文将详细介绍2ASK相干解调器和非相干解调器的设计原理和实现方法。

一、2ASK相干解调器的设计2ASK相干解调器是一种基于调幅（Amplitude Shift Keying，ASK）调制方式的解调器。

它通过检测输入信号的幅度变化来还原原始信号。

相干解调器的主要组成部分包括载波产生器、混频器、低通滤波器和信号解调器。

具体设计步骤如下：1. 载波产生器：相干解调器需要与调制时使用的载波频率相同的载波信号。

一般采用压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）产生固定频率的载波信号。

2. 混频器：将调制信号和产生的载波信号进行乘积运算，得到解调后的信号。

3. 低通滤波器：由于解调后的信号经过混频器后会包含多个频率分量，需要使用低通滤波器去除高频噪声和干扰，只保留原始信号。

4. 信号解调器：将滤波后的信号进行放大和恢复，得到最终的解调结果。

二、非相干解调器的设计非相干解调器是一种不依赖于信道状态信息的解调器，它通过对输入信号进行概率推测来实现解调。

非相干解调器的主要组成部分包括信号采样器、信号判决器和低通滤波器。

具体设计步骤如下：1. 信号采样器：将输入信号进行采样，并将连续信号转换为离散信号。

2. 信号判决器：通过比较采样值和预设的阈值来判断信号的状态。

一般情况下，如果采样值大于阈值，则判定为高电平；如果采样值小于阈值，则判定为低电平。

3. 低通滤波器：对信号判决器输出的离散信号进行平滑处理，去除高频噪声和干扰。

三、相干解调器与非相干解调器的比较相干解调器和非相干解调器在原理和性能上存在一定差异。

相干解调器可以较准确地还原原始信号，但对于信号幅度的变化较为敏感，对信号品质要求较高。

非相干解调器可以在信号品质较差的情况下实现解调，但对噪声和干扰的容忍度较低。

2ASK 非相干解调（包络检波法）设计1、二进制振幅键控(2ASK)1．1、2ASK 调制原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，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”。

设发送的二进制符号序列由0，1序列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。

该二进制符号序列可表示为 其中S T 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为S T 的矩形脉冲：则二进制振幅键控信号可表示2ASK 信号产生的方法通常有两种：模拟调制法和键控法，相应的调制器如图1.2、非相干解调2ASK 信号两种基本解调方法：非相干解调（包络检波发）和相干解调（同步检波发）。

此次课程设计为非相干解调法，故解调框图如下图所示：带通滤波器（BPF ）恰好使2ASK 信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。

低通滤波器（LPF ）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。

抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。

定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。

不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK 信号，即，包络检波器输出为s(t)。

经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。

1.3、2ASK系统的抗噪声性能如前所述，通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声的对于图2所示的包络检测接收系统，其接收带通滤波器BPF的输出为其中，为高斯白噪声经BPF限带后的窄带高斯白噪声。

经包络检波器检测，输出包络信号由式（11）可知，发“1”时，接收带通滤波器BPF的输出y(t)为正弦波加窄带高斯噪声形式；发“0”时，接收带通滤波器BPF的输出y(t)为纯粹窄带高斯噪声形式。

于是，根据2.5节的分析，得：发“1”时，BPF输出包络x(t)的抽样值x的一维概率密度函数服从莱斯分布；而发“0”时，BPF输出包络x(t)的抽样值x的一维概率密度函数服从瑞利分布，如图5所示。

2ASK调制及相干解调电路设计引言：本文将详细介绍2ASK调制及相干解调电路的设计。

首先，将介绍2ASK调制电路的设计过程，然后，将介绍相干解调电路的设计过程。

最后，将给出整体的电路设计。

一、2ASK调制电路设计1.载波信号发生器设计2.信息信号源设计信息信号源可以是一个音频信号源或者其他信号源。

该信号需要经过一个低通滤波器，以去除高频噪声。

3.幅度调制器设计幅度调制器将信息信号与载波信号进行调制。

可以使用一个乘法器或者一个调制电路（例如带通滤波器）实现2ASK调制。

1.相干解调原理相干解调是将调制后的信号恢复为原始信号的过程。

其原理是将调制信号与一个相干载波信号进行相乘，并通过滤波器将非基带信号去除。

2.相干载波发生器设计相干解调需要一个与调制信号相干的载波信号。

该载波信号的频率应与调制信号的频率相同，其相位应与调制信号的相位保持一致。

3.相干解调器设计相干解调器将调制信号与相干载波信号相乘，并通过低通滤波器将非基带信号去除。

可以使用乘法器和低通滤波器来实现相干解调。

三、整体电路设计```+---------++---------+Info -->，，--> Modulation --> Demodulation --> RecoveredSignal ，， + Signal --> Info SignalGenerator， 2ASK+---------+VCarrier Signal Generator```其中，Info Signal Generator是信息信号源，Carrier Signal Generator是载波信号源，Modulation是2ASK调制电路，Demodulation 是相干解调电路，Recovered Signal是解调后的信号。

设计步骤如下：1.设计信息信号源，生成所需信号的波形。

2.设计载波信号源，生成所需频率和相位的信号。

3.设计2ASK调制电路，将信息信号与载波信号进行调制。

通信原理综合设计姓名：周禄平学号： 6100212144 专业班级：通信工程121班2FSK调制与非相干解调电路设计一、目的与意义通过本次课程设计，使学生加强对高频电子技术电路和通信原理的理解，学会查询资料，方案比较，以及设计计算等环节。

进一步通告分析解决实际问题的能力，创造一个动手动脑、独立开展实验的机会，锻炼分析，解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。

二、基本原理2FSK信号波形图如1-1图所示，它是由调制信号去控制载波信号，用载波的频率来传递数字信息，即用所传递的数字消息控制载波的频率。

图1-1 2FSK信号波形图2.1 2FSK信号的调制原理FSK信号的产生有两种方法：直接调频法和频移键控法。

直接调频法是数字基带信号直接奇偶内阁制载波振荡器的振荡频率。

虽然方法简单，但频率稳定度不高，同时转移速度不能太高。

频移键控法有两个独立的振荡器。

数字基带信号控制开关，选择不同频率的高频振荡信号，从而产生FSK调制。

本设计采用键控法产生2FSK信号，其原理框图如下。

图2-1键控法产生2FSK信号的原理框图2.2 2FSK信号的解调原理2FSK信号的常用解调方法是采用如图2-2所示的非相干解调（包络检波）和相干解调。

其解调原理是将2FSK信号分解成上下两路2ASK信号分别进行判决。

这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。

判决规则应与调制规则相f，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；呼应，调制时若规定“1”对应载波频率1反之则判为“0”。

图2-2 2FSK信号解调原理图除此之外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴频法、差分检测法、过零检测法等。

图2-3给出了过零检测法的原理框图及各点时间波形。

过零检测法的原理基于2FSK信号的过零点数随不同频率而异，通过检测过零点数目的多少，从而区分两个不同频率的信号码元。

差分码2ASK调制与非相干解调分析1、实验目的对比于2PSK和2DPSK，本实验来研究2ASK系统传输差分码的性能优劣以及非相干解调的误码率分析。

2、实验原理振幅键控调制是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率与初始相位保持不变。

信号的产生通常有两种：模拟调制法和键控法，而本课程设计采用的是模拟调制法。

（1）模拟调制法：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模拟相乘法，其电路如图2-3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。

（2）键控法：用开关电路控制输出调制信号，当开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图2-4所示。

图2-3模拟相乘法图2-4数字键控法差分码2ASK调制信号的原理是输入二进制不归零的基带信号，经过码反变换器将其绝对码变成相对码，然后再乘以一个载波信号，最后输出的就是差分码2ASK信号。

其调制模型如图2.1所示。

图2.1 差分码2ASK调制器原理框图其中s（t）为二进制不归零的基带信号，而cosw c t为载波信号。

调制过程的逆过程叫做解调。

2ASK信号的解调是把接收到的已调信号还原成调制信号。

而2ASK的解调信号也有两种：相干解调与非相干解调。

而本课程设计采用的是非相干解调的方法对其进行解调。

非相干解调一般由带通滤波器、包络检波器（全波整流器、低通滤波器）、抽样判决器和码反变换器组成。

图2.2为2ASK信号的非相干解调的原理框图。

图2.2差分码2ASK解调器原理框图（非相干解调）对差分码2ASK进行非相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

差分译码得到的绝对码不会发生任何倒置的现象，解决了载波相位模糊性带来的问题。

3、性能分析非相干解调时，在码反变换器之前差分2ASK是与2ASK系统是相同的，在此不作赘述。

我们研究的是码反变换器对系统误码率的影响。