實驗十五 振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調制實驗

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1、實驗十五振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調制實驗一、實驗目的1．掌握絕對碼、相對碼的概念以及它們之間的變換關系和變換方法。2．掌握用鍵控法產生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。3．掌握相對碼波形與2PSK信號波形之間的關系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關系。4．掌握2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜特性。二、實驗內容1．觀察絕對碼、相對碼波形。2．觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號波形。3．觀察2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜。三、實驗器材1．信號源模塊2．數(shù)字調制模塊3．頻譜分析模塊4．20M雙蹤示波器一臺5．頻率計（選用）一臺四、實驗原理

2、調制信號為二進制序列時的數(shù)字頻帶調制稱為二進制數(shù)值調制。由于被調載波有幅度、頻率、相位三個獨立的可控參量，當用二進制信號分別調制這三種參量時，就形成了二進制振幅鍵控(2ASK)、二進制移頻鍵控（2FSK）、二進制移相鍵控(2PSK)三種最基本的數(shù)字頻帶調制信號，而每種調制信號的受控參量只有兩種離散變換狀態(tài)。1．2ASK調制原理。在振幅鍵控中載波幅度是隨著基帶信號而變化的。將載波在二進制基帶信號1或0的控制下通或斷，即用載波幅度的有無來代表信號中的“1”或者是“0”，這樣就可以得到2ASK信號，這種二進制振幅鍵控方式稱為通—斷鍵控（OOK）。2ASK信號典型的時域波形如圖

3、15-1所示，其時域數(shù)學表達式為：（15－1）式中，A為未調載波幅度，為載波角頻率，為符合下列關系的二進制序列的第n個碼元：（15－2）綜合式15－1和式15－2，令A＝1，則2ASK信號的一般時域表達式為：15－11（15－3）式中，Ts為碼元間隔，為持續(xù)時間[－Ts/2，Ts/2]內任意波形形狀的脈沖（分析時一般設為歸一化矩形脈沖），而就是代表二進制信息的隨機單極性脈沖序列。圖15-12ASK信號的典型時域波形為了更深入掌握2ASK信號的性質，除時域分析外，還應進行頻域分析。由于二進制序列一般為隨機序列，其頻域分析的對象應為信號功率譜密度。設為歸一化矩形脈沖，若的傅

4、氏變換為，則為二進制隨機單極性矩形脈沖序列，且任意碼元為0的概率為P，則的功率譜密度表達式為：（15－4）式中，；Hz，并與二進制序列的碼元速率Rs在數(shù)值上相等?？梢钥闯?，單極性矩形脈沖隨機序列含有直流分量。2ASK信號的雙邊功率譜密度表達式為：15－11（15－5）式（15－5）表明，2ASK信號的功率譜密度由兩個部分組成：（1）由經線性幅度調制所形成的雙邊帶連續(xù)譜；（2）由被調載波分量確定的載頻離散譜。圖15-2為2ASK信號的單邊功率譜示意圖。圖15-22ASK信號的單邊功率譜密度示意圖對信號進行頻域分析的主要目的之一就是確定信號的帶寬。在不同應用場合，信號帶寬有

5、多種度量定義，但最常用和最簡單的帶寬定義是以功率譜主瓣寬度為度量的“譜零點帶寬”，這種帶寬定義特別適用于功率譜主瓣包含信號大部分功率的信號。顯然，2ASK信號的譜零點帶寬為（Hz）（15－6）式中，Rs為二進制序列的碼元速率，它與二進制序列的信息率（比特率）Rb（bit/s）在數(shù)值上相等。圖15-32ASK調制原理框圖15－11圖15-42ASK調制電路原理圖2ASK信號的產生方法比較簡單。首先，因2ASK信號的特征是對載波的“通－斷鍵控”，用一個模擬開關作為調制載波的輸出通/斷控制門，由二進制序列控制門的通斷，＝1時開關導通；＝0時開關截止，這種調制方式稱為通－斷鍵控

6、法。其次，2ASK信號可視為S(t)與載波的乘積，故用模擬乘法器實現(xiàn)2ASK調制也是很容易想到的另一種方式，稱其為乘積法。在這里，我們采用的是通－斷鍵控法，2ASK調制的基帶信號和載波信號分別從“ASK基帶輸入”和“ASK載波輸入”輸入，其原理框圖和電路原理圖分別如圖15-3、圖15-4所示。1．2FSK調制原理。2FSK信號是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調載波的頻率隨二進制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為時代表傳0，載頻為時代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個分別以和為載頻、以和為被傳二進制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的典型時域波形如

7、圖15-5所示，其一般時域數(shù)學表達式為（15－7）式中，，，是的反碼，即15－11圖15-52FSK信號的典型時域波形因為2FSK屬于頻率調制，通?？啥x其移頻鍵控指數(shù)為（15－8）顯然，h與模擬調頻信號的調頻指數(shù)的性質是一樣的，其大小對已調波帶寬有很大影響。2FSK信號與2ASK信號的相似之處是含有載頻離散譜分量，也就是說，二者均可以采用非相干方式進行解調。可以看出，當h<1時，2FSK信號的功率譜與2ASK的極為相似，呈單峰狀；當h>>1時，2FSK信號功率譜呈雙峰狀，此時的信號帶寬近似為（Hz）（15－9）2FSK信號的產生通常有兩