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1、锁相技术课程结业论文题 目 2ASK信号的解调电路设计 院系名称： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子信息工程xxx 班 学生姓名： 学 号： 201116910322 授课教师： 2014 年 6 月 19 日摘 要现代通信系统要求通信距离远，通信容量大、传输质量好。作为其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。从最早的模拟调幅调频技术的日趋完善，到现在数字调制技术的广泛应用。使得信息的传输更为有效和可靠。二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。本次课程设计主要是利用System View仿真软件平台，设计一个2ASK解调器系统，用示波器观察解调前后
2、的信号波形，并将其记录下来，分析该系统的性能。通过System View的仿真功能模拟实际中的2ASK解调。本课题研究的是基于System View的2ASK解调器设计。对解调进行简单的介绍，选择出合适的方法完成设计。 关键词：System View；解调；2ASK；仿真目 录1、引言1.1 课题目的和意义1.2 课题研究内容 2、2ASK解调的基本原理2.1 2ASK的定义2.2 2ASK的解调3、基于System View的调制解调系统设计3.1 2ASK的调制解调3.2 2ASK解调的功能模版分析4、测试过程及结果4.1 调制信号和载波信号4.2 已调信号4.3 已调信号经包络检波器各个
3、元器件后的波形5、结论6、参考文献1、 引言1.1 课题目的和意义课题目的：加深对2ASK信号解调系统的理解，了解解调方法以及每种解调方法的模块建立，熟练使用systemview仿真软件。课题意义：对2ASK信号调制解调有更深的印象，锻炼动手能力等等，为以后更好的踏入社会打下坚实的基础。1.2 课题研究内容本次课程设计的内容：对2ASK信号解调系统的设计。其中包括非相干解调（包络检波）和相干解调，以及包括各个模块的设计、参数选定。2、2ASK解调的基本原理2.1 2ASK的定义数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲
4、去键控一个连续的载波。使载波时断时续。有载波输出时表示送“1”，无载波输出时表示发送“0”。 （2-1）2ASK信号可表示为： （2-2）式中为载波角频率，为单极性NRZ矩形脉冲序列 （2-3）其中，是持续时间为、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；为二进制数字。二进制振幅键控信号时域波形如图2-1所示，可以看出2ASK信号的时间波形 随二进制基带信号 通断变化，所以又称为通断键控信号(OOK信号)。图2-1 2ASK信号时域波2.2 2ASK的解调2ASK信号的解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检波法。包络检波法的原理如图3-4所示。带通滤波器恰好使2ASK信号完整的通过，经包络检测后
5、，输出其包络。低通滤波器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，通过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。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。图2-2 包络检波法相干检波法原理方框图如图3-5所示。相干检测就是同步调解，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为 （2-4）经低通滤波器滤除第二项高频分量后，即可输出信号。低通滤波器的截止频率与基带数字
6、信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。图2-3 相干检波法3、 基于System View的调制解调系统设计前面第二章节简单的介绍了2ASK的解调工作原理，下面将用System View实现2ASK的解调系统，并进行仿真。3.1 2ASK的调制解调因为信号的解调也有两种方法，所以可以有两种2ASK调制解调器。经过优化后的处理，可以得到2ASK调制解调器的总体电路图。（1）包络检波解调法调制部分：采用乘法模拟法调制，包含的元件序号是：0、1、2、3、4；解调部分：采用包络检波解调法（也即非相干解调法）解调，包含的元件序号
7、是：5、6、7、8；如图3-1所示；图3-1 包络检波解调模块说明：3为正弦载波，0为随机NRZ信号（也即是二进制基带信号），5和7是滤波器，2是乘法器，6是半波整流器，8是判决器。（2）相干解调法调制部分：采用乘法模拟法调制，包含的元件序号是：0、1、2、3、4；解调部分：采用相干解调法解调，包含的元件序号是：5、7、8、16、17；如图3-2所示；图3-2 相干检波解调 模块说明：3和17是正弦载波，0是随机NRZ信号（也即是二进制基带信号），5和7是滤波器，2和16是乘法器，8是判决器。经滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号。低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由
8、于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。虽然2ASK信号中确实存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。因此，实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号。所以，本次设计我所采用的是包络解调的方法。3.2 2ASK调制解调的功能模版分析1) 非相干解调模块Token 0是产生二进制的随机基带信号，选用的是Source Library里的PN Seg，其参数为：Amp=0.5V，Offset=0.5V，Rate=10Hz，Levels=2，Phase=0 deg。如图3-3：图3-3 Token
9、0参数设置Token 2是乘法器，将载波和基带信号相乘，产生调制信号。选用的是Multiplier，默认没有参数可以设置。Token 1、4 是时间延时器，是将信号延迟一段时间再传送出去。选用的是选用的是Operator Library里的Delays里的Delay。其参数如图3-4所示：图3-4 Token 1、4 参数设置Token 3 是正弦载波产生器，选用的是Source Library里的Sinusoid，其参数为：Amp=1V，Freq=50 Hz，Phase=0 deg，output 0=Sine t14。如图3-5所示：图3-5 Token 3 参数设置Token 5 是带通滤
10、波器，滤除有效信号以外的噪声，选用的是Operator Library里的Liner Sys Filters。它的详细的参数设置如图3-6所示：图3-6 Token 5 参数设置Token 6 是半波整流器，作用是将2ASK信号的下半部分载波翻转到正半轴，选用的是Function Library里的Half Rctfy，参数为Zero Point =0V，Max Rate=500Hz。它的详细的参数设置如图3-7所示：图3-7 Token 6 参数设置Token 7 是低通滤波器，滤除有效信号以外的噪声，选用的是Operator Library里的Liner Sys Filters。它的详细的
11、参数设置如图3-8所示：图3-8 Token 7 参数设置Token 8 是缓冲器，起到的作用是抽样判决器。选用的是Logic Library子目录Gates/Buffer里的Buffer。如图3-9所示：图3-9 Token 8 参数设置2) 相干解调模块Token 0是产生二进制的随机基带信号，选用的是Source Library里的PN Seg，其参数为：Amp=0.5V，Offset=0.5V，Rate=10Hz，Levels=2，Phase=0 deg。如图3-3：Token 2 和Token 16是乘法器，将载波和基带信号相乘，产生调制信号。选用的是Multiplier，默认没有参
12、数可以设置。Token 3 和Token 17是正弦载波产生器，选用的是Source Library里的Sinusoid，其参数为：Amp=1V，Freq=50Hz，Phase=0 deg，output 0=Sine t21。Token 5和Token 7是滤波器，滤除有效信号以外的噪声，选用的是Operator Library里的Liner Sys Filters。它们的参数设置同图3-6和图3-8。Token 8是缓冲器，起到的作用是抽样判决器。选用的是Logic Library的子目录Gates/Buffer里的Buffer。4、测试过程及结果4.1 调制信号和载波信号图4-1 模拟法调
13、制信号图4-2 载波信号4.2 已调信号图4-3 模拟法已调制信号4.3 已调信号经包络检波器各个元器件后的波形用包络检波解调中经带通滤波器后信号波形，如图4-4所示：图4-4 经带通滤波器后的的信号波形在包络检波解调中经半波整流器后信号波形，如图4-5所示：图4-5 经半波整流器后的信号波形在包络检波解调中经包络检波器后输出波形，如图4-6所示：图4-6 经包络检波器后的输出波形在包络检波解调中经抽样判决器后输出波形，如图4-7所示：图4-7 经抽样判决器后的输出波形综合上述，包络检波解调法对2ASK调制信号与解调信号进行比较,如图4-8所示：其中a为调制信号，b为解调信号(a)调制信号(b
14、)解调信号图4-8 2ASK调制信号与解调信号波形比较二进制的基带信号和正弦载波经过乘法模拟器得到调制信号，即为2ASK信号。已调信号经过信道时，受到不同噪声的干扰，导致在解调接收端出现的已调信号中混入了噪声，该已调信号经过半波整流器和抽样判决器后会输出二进制基带信号。最后的接收端的解调输出波形和原始NRZ信号相比，虽然有着部分的不吻合，但其参量是相同的。表明该系统可以实现2ASK数字调制系统解调功能，符合设计要求。5、结论本次课程设计主要有以下几个方面收获，以下全部都是在本次课程设计中的解决的问题和学到的东西：System View软件的再次学习。System View在仿真软件中也是具有分出重要的地位的，作为我们通信工程的专业的人来说，熟悉使用一款以上的电路仿真软件是必须的。电路仿真时我们通信系统在检测我们的设计是一个重要的工具，当我们设计的电路能够在电路上实现时，我们的设计的电路才有可能能够在实际中实现，也许实际更难实现，有很多的环境等因素我们在仿真时很难考虑到。所以这次对于我来说是一个非常好的机会来学习这款软件，通过自己把这些电路图实
