ASK调制.docx

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ASK调制

PAM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。

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。

该方波信号崇PAM时钟输入端口输入，当方波为高电平时，模拟开关导通，正弦波通过并从调制端口输出，当方波为低电平时，模拟开关截止，输出零电平。

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。

PAM的时域特征为。

时域的抽样造成频域的周期延拓，抽样后的fs（t）的频谱具有周期性，以ωs为周期，只要满足ωs>2ωm（ωm为信号的频率），频谱就不会混叠，用低通滤波器就可以截出-ωc到+ωc之间的频谱，从而恢复出原信号;如图：

3．PAM信号的解调

与调幅信号相似，PAM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）。

PAM系统组成分别如图所示。

而在这次设计中，设计的就是PAM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PAM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。

模拟开关则使用74HC4066:

四双相模拟开关,解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。

组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。

该电路还用在接收通道电路中。

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PAM工调制是成功的。

第三章．电路原理分析

1、PAM调制电路

通常人们谈论的调制技术是采用连续振荡波形（正弦型信号）作为载波的，然而，正弦型信号并非是唯一的载波形式。

在时间上离散的脉冲串，同样可以作为载波，这时的调制是用基带信号去改变脉冲的某些参数而达到的，人们常把这种调制称为脉冲调制。

通常，按基带信号改变脉冲参数（幅度、宽度、时间位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）等，其调制波形如图

所谓PAM调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。

如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲振幅调制的原理。

但是，实际上真正的冲激脉冲串是不可能实现的，而通常只能采用窄脉冲串来实现，因此，研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式，将更加具有实际意义。

    设脉冲载波以

表示，它是由脉宽为τ秒、重复同期为

秒的矩形脉冲串组成，其中

是按抽样定理确定的，即有

秒。

其产生方框图为6-5（a）所示，基带信号的波形及频谱如图；脉冲载波的波形及频谱如图6-5（c）所示；已抽样的信号波形及频谱如图6-5（d）所示。

被抽样信号从PAM-SIN输入，若为音频信号（300～3400Hz），则它经过电压跟随器后，被送到模拟开关4066的1脚。

此时，将抽样脉冲送入4066的第13脚作为控制信号，当该脚为高电平时，U2的的1脚和2脚导通，输出调制信号；当U2的13脚为低电平时，U2的1脚和2脚断开，无波形输出。

因此，在U2的2脚就可以观察到比较理想的脉冲幅度调制信号。

如果连续信号的频带不是限于0与之间，而是限制在（信号的最低频率）与（信号的最高频率）之间（带通型连续信号），那么，其抽样频率并不要求达到，而是达到2B即可，即要求抽样频率为带通信号带宽的两倍。

图2-4和2-5画出当抽样频率≥2B（无混叠）时及当抽样频率＜2B（有混叠）时两种情况下冲激抽样信号的频谱。

一个频带限制在（0，f）内的时间连续信号m（t），如果以T≤1/2f秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。

假定将信号m（t）和周期为T的冲激函数&（t）相乘，如图所示。

乘积便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上m（t）　的值，它表示对函数m（t）的抽样。

若用m（t）表示此抽样函数，则有：

其相应的时域和频域表达式分别如下：

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。

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。

PAM信号产生的方法比较简单。

首先因PAM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，该方波信号崇PAM时钟输入端口输入，当方波为高电平时，模拟开关导通，正弦波通过并从调制端口输出，当方波为低电平时，模拟开关截止，输出零电平。

在这次设计中运用的是通断键控，PAM调制的基带信号和载波信号分别从“PAM基带调制输入”和PAM载波输入”输入。

第三章电路分析、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。

PAM调制电路制作不算复杂，所用的元件数目不多。

第四章调试、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。

PAM调制波形

这次所做的PAM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

PAM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。

。

PAM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PAM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PAM调制与解调的实验，对PAM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

参考文献

《现代通信原理》、《通信原理实验指导书》

附录电路图及元件清单

元件清单：

元件类型

元件名称

元件标值

电阻

R03，R04R05

1K10K10K

电容

C05C010

103/104

放大器

TL082

一块

模拟开关

74HC4066，

一块

PAM调制的原理图

Pcb图

74hc4066为四双相模拟开关,网络上没有它的中文资料，只有英文资料：