實(shí)驗(yàn)四 振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)四振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控調(diào)制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握絕對碼、相對碼的概念以及它們之間的變換關(guān)系和變換方法。2．掌握用鍵控法產(chǎn)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(guān)系、絕對碼波形與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4．掌握2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(shí)驗(yàn)器材1．信號源模塊2．?dāng)?shù)字調(diào)制模塊3．頻譜分析模塊4．

2、20M雙蹤示波器一臺5．頻率計(jì)（選用）一臺四、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)制信號為二進(jìn)制序列時(shí)的數(shù)字頻帶調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)值調(diào)制。由于被調(diào)載波有幅度、頻率、相位三個(gè)獨(dú)立的可控參量，當(dāng)用二進(jìn)制信號分別調(diào)制這三種參量時(shí)，就形成了二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)、二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)三種最基本的數(shù)字頻帶調(diào)制信號，而每種調(diào)制信號的受控參量只有兩種離散變換狀態(tài)。1．2ASK調(diào)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(jìn)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

3、”，這樣就可以得到2ASK信號，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為通—斷鍵控（OOK）。2ASK信號典型的時(shí)域波形如圖4-1所示，其時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（4－1）式中，A為未調(diào)載波幅度，為載波角頻率，為符合下列關(guān)系的二進(jìn)制序列的第n個(gè)碼元：（4－2）綜合式4－1和式4－2，令A(yù)＝1，則2ASK信號的一般時(shí)域表達(dá)式為：（4－3）4－9式中，Ts為碼元間隔，為持續(xù)時(shí)間[－Ts/2，Ts/2]內(nèi)任意波形形狀的脈沖（分析時(shí)一般設(shè)為歸一化矩形脈沖），而就是代表二進(jìn)制信息的隨機(jī)單極性脈沖序列。圖4-12ASK信號的典型時(shí)域波形為了更深入

4、掌握2ASK信號的性質(zhì)，除時(shí)域分析外，還應(yīng)進(jìn)行頻域分析。由于二進(jìn)制序列一般為隨機(jī)序列，則的功率譜密度表達(dá)式為：（4－4）2ASK信號的雙邊功率譜密度表達(dá)式為：（4－5）式（4－5）表明，2ASK信號的功率譜密度由兩個(gè)部分組成：（1）由經(jīng)線性幅度調(diào)制所形成的雙邊帶連續(xù)譜；（2）由被調(diào)載波分量確定的載頻離散譜。圖4-2為2ASK信號的單邊功率譜示意圖。圖4-22ASK信號的單邊功率譜密度示意圖對信號進(jìn)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(yīng)用場合，信號帶寬有多種度量定義，但最常用和最簡單的帶寬定義是以功率譜

5、主瓣寬度為度量的“譜零點(diǎn)帶寬”4－9，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(diǎn)帶寬為（Hz）（4－6）式中，Rs為二進(jìn)制序列的碼元速率，它與二進(jìn)制序列的信息率（比特率）Rb（bit/s）在數(shù)值上相等。圖4-32ASK調(diào)制電路原理圖2ASK信號的產(chǎn)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(gè)模擬開關(guān)作為調(diào)制載波的輸出通/斷控制門，由二進(jìn)制序列控制門的通斷，＝1時(shí)開關(guān)導(dǎo)通；＝0時(shí)開關(guān)截止，這種調(diào)制方式稱為通－斷鍵控法。其次，2ASK信號可視為S(

6、t)與載波的乘積，故用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)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(diào)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4-3。1．2FSK調(diào)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(diào)載波的頻率隨二進(jìn)制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為時(shí)代表傳0，載頻為時(shí)代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個(gè)分別以和為載頻、以和為被傳二進(jìn)制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的典型時(shí)域

7、波形如圖4-4所示，其一般時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為（4－7）式中，，，是的反碼，即4－9圖4-42FSK信號的典型時(shí)域波形因?yàn)?FSK屬于頻率調(diào)制，通常可定義其移頻鍵控指數(shù)為（4－8）顯然，h與模擬調(diào)頻信號的調(diào)頻指數(shù)的性質(zhì)是一樣的，其大小對已調(diào)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(jìn)行解調(diào)?？梢钥闯觯?dāng)h<1時(shí)，2FSK信號的功率譜與2ASK的極為相似，呈單峰狀；當(dāng)h>>1時(shí)，2FSK信號功率譜呈雙峰狀，此時(shí)的信號帶寬近似為（Hz）（4－9）2FSK信

8、號的產(chǎn)生通常有兩種方式：（1）頻率選擇法；（2）載波調(diào)頻法。由于頻率選擇法產(chǎn)生的2FSK信號為兩個(gè)彼此獨(dú)立的載波振蕩器輸出信號之和，在二進(jìn)制碼元狀態(tài)轉(zhuǎn)換（或）時(shí)刻，2FSK信號的相位通常是不連續(xù)的，這會不利于已調(diào)信號功率譜旁瓣分量的收斂。載波調(diào)頻法是在一個(gè)直接調(diào)頻器中產(chǎn)生2FSK信號，這時(shí)的已調(diào)信號出自同一個(gè)振蕩器，信號相位在載頻變化時(shí)始終時(shí)連續(xù)的，這將有利