通信原理ASK 调制系统实验指导书.docx

1、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

2、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：Advanced Design System 2005A3. 计算机操作系统：Win 2000, Win XP, HP Unix11.0, Sun Unix 5.8 等4. 元器件模块：（1） Sinusoid正弦波信号发生器（Sinusoid signal generator）；（2） Data数字序列信号发生器（Data generator）；（3） 信号类型转换器（Signal Converters）：TimedToFloat信号类型转换器、FloatToTimed信号类型转换器

3、；（4） TimedSink信号接收器（Timed Data Collector）；（5） SpectrumAnalyzer频谱分析仪（Spectrum analyzer）；（6） DF数据流控制器(Data Flow Controller)；（7） Mpy2乘法器（2-Input Multiplier）；（8） VAR变量和方程式模块(器件)（ Variables and Equations Component）。（9） 限幅器(Limiter )三、 实验原理 振幅键控（也称幅移键控），记作ASK（Amplitude Shift Keying），或称为开关键控（通断键控），记作OOK（On

4、 Off Keying）。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.-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.-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.-5)二进制振幅键控信号的

5、一般时域表达式为： (6.2-6)12ASK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6-2 2ASK信号的产生方法图-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：Advanced Design System 2005A构建所设计的（2ASK）调制系统模型。3. 应用ADS软件：Advanced Design System 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

6、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：Advanced Design System 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-Advanced Design System 2005A-RF Designer”，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-New Project”，如图（图1.2

7、）。在“New Project”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“Schematic Wizard”窗口，选中“No help needed”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-New Design”并命名为：“学生姓名”，如图（图1.6）。在“Type of Network”中，选中“Digital Sigal Processing Network”，其它的不变点击OK。 图1.62. 构建（2ASK）调制系统模

8、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

9、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，Duration Time=1usec，Repetitionlnterval=1usec。其中Tsemp是变量，会在 VAR变量和方

10、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“Display parameter on schematic”前面打对勾时证明需要显示。 图1.9DATA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

11、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Timed To Float的作用是把模拟信号变为数字信号如图（图1.11），Float To Timed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Timed Sink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。Default Numeric Start=0，Default Numeric Stop=100，DefaultTimeStart=0usec，Def

12、aultTimeStop=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.

13、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1.19 b）,保存即可。 （图1.19a）图1.19b3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“Plot Type”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）、T

14、21（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。