ASK调制原理

ASK调制电路第一章引言通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，他的应用越来越广泛。通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要进行远距离传输时，特别是在无线信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同模拟信号的频带传输时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。它们分别对应于利用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来承载数字基带信号，可以看作是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都属于正弦波调制。但是，数字调制是源信号为离散型的正弦波调制，而模拟调制则是源信号为连续型的正弦波调制，因而，数字调制具有由数字信号带来的一些特点。这些特点主要包括两个方面：第一，数字调制信号的产生，除把数字的调制信号当作模拟信号的特例而直接采用模拟调制方式产生数字调制信号外，还可以采用键控载波的方法。第二，对于数字调制信号的解调，为提高系统的抗噪声性能，通常采用与模拟调制系统中不同的解调方式。振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制，即源信号为“1”时，发送载波，源信号为“0”时，发送0电平。所以也称这种调制为通、断键控（OOK）。当数字基带信号为二进制时，也称为二进制振幅键控（2ASK），2ASK信号的调制方法有模拟幅度调制方法和键控方法两种。理论上受到调制的载波波形可以是任意的，只要使得已调信号适合传输信道的特性就可以了。但实际数字通信系统大都选择正弦波作为载波，这是因为正弦信号形式简单，便于产生和接收。由于数字调制是用载波信号的默写离散状态来表征所传送的数字信息，也称数字调制信号为键控信号，相应的调制又称为幅度键控调制（ASK）.2ASK信号的调制方法，2ASK信号是数字调制方式中最早出现的，也是最简单的，但其抗噪声性能较差，因此实际应用并不广泛，但经常作为研究其它数字调制方式的基础。其中，为随机的单极性矩形脉冲序列，是经过基带成型处理之后的脉冲序列。2ASK信号的时域波形如图3-19所示。图3-192ASK信号的时域波形3．2ASK信号的解调与调幅信号相似，2ASK信号也有两种基本的解调方式：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。2ASK系统组成分别如图3-20所示。ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。因此并没有被广泛应用。而在这次设计中，设计的就是ASK调制电路。电路需要用那些集成块来实现功能？需要运用到哪些元件？而电路图又要用什么软件来画？而电路板是如何的制作的？第二章方案论证根据ASK调制的基本原理，在本次设计中运用通断键控的方法对载波进行调制。在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。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。模拟开关则使用74HC4066:四双相模拟开关,集成运放芯片TL082将载波信号和调制信号进行放大后送入74HC4066实现通断键控。在基带信号输入端输入NRZ码，在载波信号输入端输入64K正弦波信号，在调制输出端用示波器观察波形。若出现的波形如下图所示，说明ASK调制是成功的。第三章电路原理分析1、是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图3-1所示。图3-1幅度调制器的一般模型图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。在图3-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。2、根据幅度调制原理，一个二进制的幅度键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦波的乘积：通常二进制键控信号产生的方法有两种：一种是一般模拟幅度调制的方法，另一种因为二进制的幅度键控信号的状态为零，即处于断开状态，故称之为通断信号。ASK信号产生的方法比较简单。首先因ASK信号的特征是对载波的的通断键控，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。在这次设计中运用的是通断键控，ASK调制的基带信号和载波信号分别从“ASK基带调制输入”和ASK载波输入”输入。第四章电路分析、设计通常二进制键控信号产生的方法有两种：一种是一般模拟幅度调制的方法，另一种因为二进制的幅度键控信号的状态为零，即处于断开状态，故称之为通断信号。本次设计中运用的是通断键控法。使用集成运放芯片TL082将一个载波正弦信号和一个调制信号放大后，将放大后的信号输入74HC4066:四双相模拟开关，最后实现调制的功能。因为运用到了通断键控法，所以需要使用模拟开关，74HC4066为四双相模拟开关，刚好符合要求，原电路图接了一个四电压比较器LM339，类似于增益不可调的运算放大器。但由于图中的引脚编号有误，原使用LM339的⑤，⑥，⑦脚改为用TL082⑤，⑥，⑦脚代替，功能同样能实现。若要用LM339则使电路变得复杂，所以在电路中就只用TL0825和74HC4066两个集成块。ASK调制电路制作不算复杂，所用的元件数目不多。第五章调试、测试分析及结果调试所需要的器材有：1、信号源模块2、示波器信号源模块主要用来产生码速率为15.625KHZ的NRZ码和64KHZ的正弦波（幅度为3V）（用信号源模块上的SW103~S105来设置NRZ码的码形为01110010~01110010，而用SW101，SW102来设置分频比为128）分别送入电路的基带输入端和载波输入端（与TL082，3脚和7脚相连的连接器引出的线）。用示波器观察调制输出端（与74HC4066的2脚相连的连接器引出的线）输出的波形，若为下图所示则说明这次所做的ASK调制电路的功能实现。ASK调制波形这次所做的ASK调制电路没能将信号调制，根据《通信原理实验指导书》中所给的电路图所做，但是因为LM339引脚的连接有问题，在电路中没有使用LM339。原使用LM339的⑤，⑥，⑦脚改为用TL082⑤，⑥，⑦脚代替。但是这样电路也出现了问题，用示波器检测的ASK调制出的波形，出现的是十分有规则的正弦波。后检查了电路，发现74HC4066和TL082的接地端和电源的输入端都没连接，导致了集成块没有工作，也就没有调制，波形也就出不来。后将电源输入端和接地端连接好后，波形出来了。两个芯片在网络上找不到中文资料，只有pdf文档的英文资料，从这些英文资料中大概可以看出引脚的连接，和可以看出集成块的内部构造。但是用到具体的电路连接上，还是不太明白要如何连接。小结ASK调制电路主要需要集成运放芯片TL082，74HC4066四双相模拟开关这两个集成块来实现功能。其中运用到Protel99se软件，其步骤为：1、打开Protel99se新建文件，Document中新建一个原理图，要导入几个常用的封装，如MiscellaneousDevices、Dosschematiclibraries,从这些库中调出元件绘制原理图。2、生成网络表，新建一个pcb文件，将网络表导入，手工布局，再进行自动布线。完成pcb板的制作把在pcb中的图打印出来，进行压板、腐蚀、钻孔再进行元件的焊接，电路板完成。。两种幅度键控信号产生的仿真电路图及波形：(a)调幅法（2ASK)(b)开关键控法(OOK)2ASK信号是数字调制方式中最早出现的，也是最简单的，但其抗噪声性能较差，因此实际应用并不广泛，但经常作为研究其它数字调制方式的基础。这次所做的ASK调制电路没能将信号调制，根据《通信原理实验指导书》中所给的电路图所做，但是因为74HC4066与LM339都具有运放功能，不必要使用LM339，可以直接用74HC4066来代替，所以在电路中没有使用LM339。原使用LM339的⑤，⑥，⑦脚改为用TL082⑤，⑥，⑦脚代替。但是这样电路也出现了问题，用示波器检测的时候输出的用示波器检测的ASK调制出的波形，是很有规则的正弦波。这样的状况的出现，集成块没有工作，问题可能是在在引脚的连接上。在电路中用的两种集成块，在网络上找不到中文资料，只有pdf文档的英文资料，从这些英文资料中大概可以看出引脚的连接，和可以看出集成块的内部构造。因为是第一次做pcb板，在使用Protel99se来绘制原理图和生成pcb板，并对元件进行布局的，自动布线的时候花了不少的时间。在经过压板、制板这些步骤对pcb板的制作有一定的了解。在调试方面，原来通信原理实验课上就作过ASK调制与解调的实验，对ASK调制有一定的了解。但是并没有成功，输出的调制波形状态不对，在电路的焊接上没有问题，只是没将芯片的接地和电源输入端接好。两个集成块只有英文资料而没有中文资料，对于它们的不是很了解