实验振幅键控移频键控移相键控调制实验.docVIP

实验四 振幅键控、移频键控、移相键控调制实验 一、实验目的 掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。 掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。 掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。 掌握2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱特性。 二、实验内容 观察绝对码、相对码波形。 观察2ASK、2FSK、2DPSK信号波形。 观察2ASK、2FSK、2DPSK信号频谱。 三、实验器材 信号源模块 数字调制模块 频谱分析模块 20M双踪示波器 一台 频率计（选用） 一台 四、实验原理 调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数值调制。由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控（2FSK）、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。 2ASK调制原理。 在振幅键控中载波幅度是随着基带信号而变化的。将载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有无来代表信号中的“1”或者是“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。2ASK信号典型的时域波形如图4-1所示，其时域数学表达式为： （4－1） 式中，A为未调载波幅度，为载波角频率，为符合下列关系的二进制序列的第n个码元： （4－2） 综合式4－1和式4－2，令A＝1，则2ASK信号的一般时域表达式为： （4－3） 式中，Ts为码元间隔，为持续时间 [－Ts/2，Ts/2] 内任意波形形状的脉冲（分析时一般设为归一化矩形脉冲），而就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。 图4-1 2ASK信号的典型时域波形 为了更深入掌握2ASK信号的性质，除时域分析外，还应进行频域分析。由于二进制序列一般为随机序列，则的功率谱密度表达式为： （4－4） 2ASK信号的双边功率谱密度表达式为： （4－5） 式（4－5）表明，2ASK信号的功率谱密度由两个部分组成：（1）由经线性幅度调制所形成的双边带连续谱；（2）由被调载波分量确定的载频离散谱。图4-2为2ASK信号的单边功率谱示意图。 图4-2 2ASK信号的单边功率谱密度示意图 对信号进行频域分析的主要目的之一就是确定信号的带宽。在不同应用场合，信号带宽有多种度量定义，但最常用和最简单的带宽定义是以功率谱主瓣宽度为度量的“谱零点带宽”，这种带宽定义特别适用于功率谱主瓣包含信号大部分功率的信号。显然，2ASK信号的谱零点带宽为 （Hz） （4－6） 式中，Rs为二进制序列的码元速率，它与二进制序列的信息率（比特率）Rb（bit/s）在数值上相等。 图4-3 2ASK调制电路原理图 2ASK信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK信号的特征是对载波的“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，由二进制序列控制门的通断，＝1时开关导通；＝0时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。其次，2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法。在这里，我们采用的是通－断键控法，2ASK调制的基带信号和载波信号分别从“ASK基带输入”和“ASK载波输入”输入，其原理框图和电路原理图分别如图4-3。 2FSK调制原理。 2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为时代表传0，载频为时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以和为载频、以和为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的典型时域波形如图4-4所示，其一般时域数学表达式为 （4－7） 式中，，，是的反码，即 图4-4 2FSK信号的典型时域波形 因为2FSK属于频率调制，通常可定义其移频键控指数为 （4－8） 显然，h与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的，其大小对已调波带宽有很大影响。2FSK信号与2ASK信号的相似之处是含有载频离散谱分量，也就是说，二者均可以采用非相干方式进行解调。可以看出，当h1