2ask调制与解调

1 CDIO设计目的

⑴了解2ASK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

⑵理解2ASK调制的工作原理及电路组成。

⑶理解2ASK解调的原理及实现方法。

⑷掌握2ASK信号的频谱特性。

⑸掌握2ASK调制与解调的设计方法和过程。

2 CDIO设计正文

2.1 2ASK调制解调工作原理

2.1.1 2ASK调制工作原理

调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。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，使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”，无载波输出时表示发送“0”。

2ASK信号可表示为

ttbteccos0）（）（ （2-1）

式中，c为载波角频率，是为单极性NRZ矩形脉冲序列

）（）（bannTtgatb （2-2）

其中，g(t)是持续时间为bT的矩形脉冲，常称为门函数；na为二进制数字，当1na，出现概率为P；当0na，出现概率为（1-P）。

调制部分选用键控法实现，总体设计方案如图2-1所示。

图2-1 2ASK键控法调制框图

模拟双向开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。LC振荡器简单的说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化LC振荡器 模拟

双向开关 2ASK信号

缓冲放大器

载波

缓冲放大器 数字基带信号

b(t) 输出

- 1 - 为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。它能够完成从直流电能到交流电能的转化。缓冲放大器的作用主要是提高负载能力和减少负载对信号源的影响，兼有增加抗干扰能力。

2.1.2 2ASK解调工作原理

本设计解调部分选用包络检波法如图2-2所示。

图2-2 2ASK包络检波法系统框图

2ASK调制与解调的matlab/simulink仿真

振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和初始相位保持不变。

在2ASK中：

S2ask=m(t)*cos(2*pi*f*t)，

其中m(t)为数字信号，后者为载波。

载波在二进制基带信号控制下通断变化，所以又叫通-断键控（OOK）。

2ASK的产生方法有两种：模拟调制和键控法

而解调也有两中基本方式：非相干解调（包络检波）和相干解调（同步检测法）

DS2ask=s(t)*cos(2*pi*f*t)

=0.5*m(t)+0.5*m(t)*cos(2*wc*t)

乘以相干载波后，只要滤去高频部分就可以了

本次仿真使用相干解调方式：

2ask信号 带通滤波器与与载波相乘低通滤波器 抽样判决 输出

以下就是matlab的仿真结果极其频谱图（省去了带通filter）

可以看到解调后的信号与信源有一定的延时。

通过观察频谱图，用放大镜可以清楚的看到，2ask实现了频谱的搬移，将基带信号

搬移到了fc=50hz的频率上，而且若只计频谱的主瓣则有：

B2ask=2fs，fs=1/Ts

其中Ts为一个码元宽度

即：2ask信号的传输带宽是码元传输速率的2倍

00.20.40.60.811.200.51信源00.20.40.60.811.2-1012ASK信号00.20.40.60.811.200.51乘以相干载波后的信号00.20.40.60.811.200.51经过低通滤波器后的信号00.20.40.60.811.200.51经过抽样判决后的信号-600-400-20002004006000100200300调制信号频谱-600-400-20002004006000200400600信源频谱-600-400-20002004006000100200300乘以相干载波后的频谱-600-400-20002004006000100200300经过低通滤波后的频谱

2ASK信号的调制与解调

发表时间：2018-11-11T11:25:16.797Z 来源：《电力设备》2018年第17期 作者： 陈志东

[导读] 摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。

(陕西长岭电子科技有限责任公司 陕西宝鸡 721006)

摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。在数字调制解调技术发展不断更新的今天，作为最古老、理论发展最成熟的调制解调方式，对2ASK的研究，仍具有非常大的意义。本

文主要是介绍2ASK调制与解调系统，并利用MATLAB集成环境实现对2ASK信号的调制与解调，观察调制前后的信号波形。

关键词：2ASK；振幅键控；调制；解调

1、2ASK调制原理

振幅键控（Amplitude Shift Keying，缩写为ASK）是载波的振幅随着数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则称为二进制振幅键控（2ASK），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，有载波输出是表示发送“1”，无载

波输出时表示发送“0”，当然，按照通信约定，上述二者也可取反。

二进制振幅键控信号可以表示成具有一定波形形状的二进制序列（二进制数字基带信号）与正弦型载波的乘积，其信号表达式为：

由于调制信号只有0和1两个电平，相乘的结果相当于将载频关断或接通，它的实际意义是当调制的数字信号为1时，传输载波；当调制的数字信号为0是，不传输载波。2ASK信号的时间波形随二进制基带信号通断变化，所以又被称为通断键控信号（On Off Keying，缩写

为OOK）。通常，二进制振幅键控信号的产生方法有两种：模拟幅度调制方法与数字键控方法，如图1所示。

（a）模拟幅度调制法 （b）数字键控法

图1 2ASK信号生成示意图

2、解调原理

信号接收端接收传来的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：相干解调（同步检测法）和非相干解调（包络解调法）。

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）。