ASK调制与解调电路设计及仿真.doc

《电力系统自动化》 课程设计任务书 题 目 ASK调制与解调电路设计及仿真 学生姓名 学号 专业班级 设 计 内 容 与 要 求 设计内容 1. 对电力系统远动信息传输系统的主要环节进行理论分析和研究。 2. 熟悉数字调幅技术的有关原理和实现方法。 3. 设计ASK调制解调电路。 4. 熟悉ORCAD软件的应用，学习元件库使用、原理图的建立以及应用原理图进行仿真的基本方法。 5. 撰写设计报告，报告要求有以下内容： 画出所设计电路的原理图。 对电路中各功能环节的工作原理进行分析。 针对所设计的电路，说明各种器件参数选择的理由。 画出各个环节的波形图，并对仿真结果进行分析，验证设计的正确性。 总结电路调试过程所遇到的问题及解决方法。 课程设计的结论。 设计要求 1. 掌握电力系统远动信息传输的基本过程。 2. 掌握电力系统远动信息过程中ASK数字调幅与解调的基本原理。 3. 学习使用ORCAD进行仿真的基本方法。 4. 设计ASK调制解调的仿真电路，并在PSPICE环境进行仿真验证，观察各环节的波形，并能做出正确分析。 起止时间 2008 年 月 日 至 20 年 月 日1）数字调制的概念 用二进制（多进制）数字信号作为调制信号，去控制载波某些参量的变化，这种把基带数字信号变换成频带数字信号的过程称为数字调制，反之，称为数字解调。 （2）数字调制的分类 在二进制时分为：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。其中，ASK 属于线性调制，FSK、PSK 属于非线性调制。 （3）数字调制系统的基本结构 （4）ASK调制波形与方框图： 2.二进制幅移键控(ASK) （1）ASK 信号的产生 图为 ASK 信号的产生原理 一个二进制的ASK 信号可视为一个单极性脉冲序列与一个高频载波的乘积，即ASK 的时域表达式为： 也可写成： （2）ASK 信号的功率谱特性 ASK 信号的自相关函数为： （3）ASK 信号的功率谱密度为: 式中, ps ( f )为基带信号S(t)的功率谱密度 当0、1 等概出现时，单极性基带信号功率谱密度为: 则2ASK 信号的功率谱密度为: ASK 信号谱,形状为 ps ( f ),双边带加载频谱线 pE ( f ) ASK 信号传输带宽 （取主瓣宽度） 带宽利用率 （4）ASK 信号的解调方式 解调也可以分成相干解调与非相干解调两类。其中相干解调要求接收端提供相干载波。非相干解调，就是在接收端不需要相干载波，而根据已调信号本身的特点来解调 非相干解调的原理框图和波形图（包络检波法） b.相干解调的原理框图和波形图（同步检测法） 四．ASK 调制解调的仿真电路的设计及参数设置 1.ASK 信号产生电路设计 本次设计中采用模拟法，其中V1，V2都采用方波作为数字基带信号. V1设置其低电平V2=0V,高电平V1=2V，延迟时间TD=0ms,上升时间TR=O.0001ms,下降时间TF=O.0001ms,脉冲宽度PW=1ms,脉冲周期PER=2ms . V2设置其低电平V2=0V,高电平V1=1V，延迟时间TD=0us,上升 时间TR=O.00001us,下降时间TF=O.00001us,脉冲宽度PW=5us,脉冲周期PER=10us . 此过程为信号的调制过程，调制是将某种低频信号（如音频信号）“加载”到为了便于传输的高频信号的过程。本设计采用模拟乘法器实现对信号的调制。 用模拟乘法器实现幅度调制的原理框图如下图： 音频信号 单边带信号输出 载波信号 以调幅广播信号为例，将音频信 =t 与高频载波信号=t分别接入模拟乘法器的两个输入端，则输出电压为 =2Ktt =K[t+t] 由于被调制的低频信号并非单一频率而是某一频段的信号，如音频信号的频率为20Hz~20KHz。所以乘法器的输出电压是以调制频率为中心的两段频段，简称便带。（）为上边带；（）为下边带。在乘法器的输出端接一个带通滤波器可滤除其中的一个边带，而 保留另一个边带发送。 =Kt 2.ASK 信号解调电路设计 本次设计中采用相干解调法，由常规双边带调幅（AM ）信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。因此 V1、V2 相乘后所得 2ASK 信号再与 V3方波信号相乘即可实现 ASK 信号的解调。电路如左图所示： 其中V3采用方波信号，设置其低电平V2=0V,高电平V1=1V，延迟时间TD=0us,上升时