通信原理ASK 调制系统实验指导书.docx

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通信原理ASK调制系统实验指导书

《数字通信原理》实验指导书

信息学院通信教研部

实验、二进制幅移键控技术（ASK）实验

（一）——2ASK调制系统设计与仿真

一、实验目的

1.通过本实验深入理解、掌握二进制幅移键控技术（2ASK）的调制/解调原理。

2.掌握（2ASK）调制系统模型的构建技术。

3.掌握（2ASK）调制技术的设计与实现方法。

4.深入理解、掌握二进制幅移键控（2ASK）调制系统各模块间参数的设置及相互间的关联与影响。

5.能够按不同用户的技术指标需求，进行（2ASK）调制系统的设计。

6.掌握（2ASK）调制系统的测试方法。

7.掌握对（2ASK）调制系统的相关参数、信号波形进行分析的方法。

二、实验仪器（软/硬件环境及所需元器件模块）

1.PC机一台

2.安捷伦科技EESof软件ADS：

AdvancedDesignSystem–2005A

3.计算机操作系统：

Win2000,WinXP,HPUnix11.0,SunUnix5.8等

4.元器件模块：

（1）Sinusoid正弦波信号发生器（Sinusoidsignalgenerator）；

（2）Data数字序列信号发生器（Datagenerator）；

（3）信号类型转换器（SignalConverters）：

TimedToFloat信号类型转换器、FloatToTimed信号类型转换器；

（4）TimedSink信号接收器（TimedDataCollector）；

（5）SpectrumAnalyzer频谱分析仪（Spectrumanalyzer）；

（6）DF数据流控制器（DataFlowController）；

（7）Mpy2乘法器（2-InputMultiplier）；

（8）VAR变量和方程式模块（器件）（VariablesandEquationsComponent）。

（9）限幅器（Limiter）

三、实验原理

振幅键控（也称幅移键控），记作ASK（AmplitudeShiftKeying），或称为开关键控（通断键控），记作OOK（OnOffKeying）。

二进制数字振幅键控通常记作2ASK，简写成ASK。

ASK信号，在实际中使用较少，但它是研究各种数字调制技术的基础。

ASK信号是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控（调制）一个连续的载波，有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”，如图6-3所示。

2ASK的时域表达式可以表示成单极性矩形脉冲序列与正弦型载波的相乘，即

　　　　　　　（6.２-3）

式中，载波幅度为1；g（t）为码元波形；Tb为码元的宽度；

为载波角频率；

为第k个二进制码元，即：

　　　　　（6.２-4）

在一般情况下，调制信号S（t）可以是具有一定波形形状的二进制基带信号。

若令：

（6.２-5）

二进制振幅键控信号的一般时域表达式为：

（6.2-6）

1．2ASK信号的产生方法

2ASK信号的产生方法如图6-2所示，图（a）是采用数字键控的方法实现，图（b）是采用相乘的方法实现。

图6-3为产生的2ASK信号波形。

图6-22ASK信号的产生方法

图６-3产生的2ASK波形

四、实验内容

1.设计一个（2ASK）调制系统。

采用乘法器的方法产生2ASK信号。

2.应用ADS软件：

AdvancedDesignSystem–2005A构建所设计的（2ASK）调制系统模型。

3.应用ADS软件：

AdvancedDesignSystem–2005A对所设计的（2ASK）调制系统进行测试及分析。

4.记录各关键点的测试数据。

5.测试、观察、画出（2ASK）调制系统各关键点的时域波形，并对其进行比较、分析。

6.测试、观察、画出（2ASK）调制系统的基带信号和已调信号的时域波形，并对其进行比较、分析。

五、实验步骤

1.应用ADS软件：

AdvancedDesignSystem–2005A构建所设计的（2ASK）调制系统。

要求采用乘法器的方法产生2ASK信号。

（1）开始运行ADS：

执行“程序->AdvancedDesignSystem2005A->RFDesigner”，如图（图1.1）。

图1.1图1.2

（2）新建一个工程文件：

在ADS窗口，执行“File-〉NewProject…”，如图（图1.2）。

在“NewProject”窗口中，创建工程名d：

\学生姓名，如d：

\zhanglibao如图（图1.3），点击OK。

图1.3图1.4

在出现的“SchematicWizard”窗口，选中“Nohelpneeded”如图（图1.4），Finish即可完成创建。

进入原理图窗口如图（图1.5）。

图1.5

（3）创建项目文件：

在原理图窗口中，执行“File-〉NewDesign…”并命名为：

“学生姓名”，如图（图1.6）。

在“TypeofNetwork”中，选中“DigitalSigalProcessingNetwork”，其它的不变点击OK。

图1.6

2.构建（2ASK）调制系统模型及参数设置

（1）.寻找元器件

有三种不同方法：

（a）.知道元器件在哪个库中时选择相应的“库函数”，从下方的“元件图”中拉出想要的元器件。

如图（图1.7）

（b）.知道元器件名时在“元件名”的位置直接输入“元件名”即可调出元器件。

注意：

输入时系统区分大小写。

如图（图1.7）

（c）.前两种都不知道，只知道大概的元器件名时，点击“查找元件图标”，如图（图1.7）。

在出来的窗口中点击

输入sin进行查找，即可出现如图（图1.8）的结果，点中Sinusoid那行即可拉出相应的元器件。

在Libraries中可以看到相应的库名。

图1.7

图1.8

（2）配置系统模型中各模块及参数设置

（a）.本实验需要的元器件有：

正弦波发生器，DATA信号发生器，信号类型转换器，信号接收器，频谱仪器，DF数据流控制器，乘法器，VAR变量和方程式器件。

低通滤波器，限幅器。

（b）.按照寻找元器件的第二种方法搭建，正弦波发生器“元件名”为Sinusoid，用两个。

双击如图（图1.8）中的正弦函数，出现如图（图1.9）并按图进行参数修改。

TSemp=Tsemp，Vpeak=1.0V，Frequency=1MHz，Phase=0.0，DecayRatio=0，Delay=0.0sec，DurationTime=1usec，Repetitionlnterval=1usec。

其中Tsemp是变量，会在VAR变量和方程式器件中赋值。

当有不明白的地方时可以点击如图（图1.9）右下角的help帮助进行了解。

当“Displayparameteronschematic”前面打对勾时证明需要显示。

。

图1.9

DATA信号发生器“元件名”为Data；并按如图（图1.10）进行参数修改。

Rout=50.0m0hm，RTemp=-273.15，TSemp=Tsemp，BitTime=BitTime，SequencePattern=8，Repeat=Yes。

其中Tsemp、BitTime是变量，会在VAR变量和方程式器件中赋值。

图1.10

信号类型转换器（1.黑色箭头表示时系数，2.蓝色箭头表示浮点数）“元件名”为TimedToFloat用三个，FloatToTimed用一个，注意蓝的要和蓝的箭头接，黑的要和黑色箭头接，颜色一定要一致。

信号类型转换器TimedToFloat的作用是把模拟信号变为数字信号如图（图1.11），FloatToTimed是反过来。

信号类型转换器不需要修改参数。

图1.11图1.12

信号接收器“元件名”为TimedSink用三个，如图（图1.12）。

DF数据流控制器“元件名”为DF，并按如图（图1.13）进行参数设置。

DefaultNumericStart=0，DefaultNumericStop=100，DefaultTimeStart=0usec，DefaultTimeStop=100usec。

并在“display”窗口中在这四项打上对勾，OK进行显示。

图1.13

乘法器“元件名”为Mpy2，这是一个数字乘法器。

如图（图1.14）

图1.14

VAR变量和方程式器件“元件名”为VAR，并按如图（图1.15）进行参数修改。

Tstep=0.1usec，BitTime=10usec。

图1.15

限幅器“元件名”为Limiter如图（图1.16），并按如图（图1.17）进行参数设置。

Nlimit=-0.0001V，Plimit=1V，Gain=1。

（图1.16）

图1.17

低通滤波器“元件名”为LPF_RaisedCosineTimed，并按如图（图1.18）进行参数修改。

Loss=0.0，CornerFreq=100kHz，ExcessBw=0.5，Delay=1usec。

图1.18

（3）构建系统连接图

点击图标把找到的元器件进行连接，连接方式如图（图1.19a）、（图1.19b）,保存即可。

（图1.19a）

图1.19b

3．运行仿真程序并分析仿真结果：

在原理图窗口中，单击Simulate运行仿真程序，结果正确时，出现如图（图1.20）结果，在原理图窗口单击图标，出现显示窗口，点击并拉出图框，在“PlotType”窗口如图（图1.21）中，加入T3（输入数据流）、T20（双极性信号转换为单极性信号）、T13（本地振荡正弦波）、T21（ASK已调输出波），显示仿真结果图形如图（图1.22a）、（图1.22b）所示。

点击和图标，进行T3（输入数据流）、T4（本地振荡正弦波）、T5（ASK已调输出波）图形的局部放大显示如图（图1.23）。

图1.20图1.21

图1.22a

图1.22b

图1.23

（图1.22、图1.23）中：

T3为原始双极性信号，T20为原始双极性信号转换为单极性信号，T13为本地载波Sin信号，T21为已调输出ASK信号

六、实验报告

1.保存构建的（2ASK）调制系统模型结构图

2.列出模型中各器件所设置的参数

3.保存实验仿真结果并画出波形图。

4.分析、比较（输入数据流）、单双极性信号转换波形，本地振荡正弦波、ASK已调输出波波形图。

七、注意事项

1.注意设计过程中要适时保存设计结果。

2.注意适时保存设计的仿真结果。

八、思考题

1．若改变系统设置的参数，对仿真结果会产生什么影响？

2．如何构建系统模型及仿真实现。