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一种基于包络检测的ASK调制解调电路设计

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刘新红

摘要：针对ASK数字调制方式，设计了一种基于包络检测调制解调电路。调制电路采用模拟调幅调制方法，用模拟乘法器AD734将被调制二进制数字信号和载波相乘产生调制信号实现调制。解调电路采用包络检测法，用运放LMH6658MA将正弦信号放大限幅转方波信号，用比较器整流电路对信号整流，然后用低通滤波器滤去载波，最后通过微分电路和比较器LM139对信号整形获得解调出的二进制数字信号，从而实现解调。通过Proteus对设计的电路进行仿真验证，结果证明，此电路结构简明，具有大的信号幅度、频率动态范围。

关键词：ASK；调制电路；解调电路；Proteus仿真

：TN914?34：A：1004?373X（2014）06?0035?04

0引言

ASK作为一种基本的数字调制方式在通信系统中有广泛的应用。ASK调制有模拟幅度调制法和键控法两种，解调有相干解调（同步检测法）和非相干解调（包络检测法）两种[1]。调制相对容易实现，而解调较为困难。包络检测法不需要提取载波信号，实现相对简单，本设计用包络检测法解调。

目前发表的有关ASK解调的文献中提到了几种解调器的结构[2?4]。最简单的结构是包络检波电路加上反相器[2]，这种结构的优点是电路简单，但是能够被正确解调的信号幅度受到反相器阈值电压的限制。另一种结构是包络检波电路加比较器。比较器的一路输入是由包络检波器输出的包络信号，另一路输入是参考电压，用于对包络信号进行比较判决。在文献[3]中，参考电压取包络信号高电平的一半。文献[4]中，参考电压通过将包络信号进行低通滤波得到。文献[5]中给出了一种ASK解调电路的实现方法，解调电路采用包络检波，边沿检测，参考电压提取，迟滞比较电路，用集成电路工艺设计。文献[6]中对给出了一种ASK调制解调电路的实现方法，调制电路采用高电平集电极调幅电路，解调电路采用包络检波，边沿检测，参考电压提取，迟滞比较电路。整个电路设计均采用分立元件，对电路参数的选取要求高。而且迟滞比较器参考电压随包络信号的大小而改变，要通过参考电压提取电路提取，实现复杂。文献[5?6]ASK解调均针对调制深度较浅的ASK信号。

本设计针对调制深度为100%的ASK调制解调，用集成电路芯片设计，电路设计简明，并且提出了将ASK信号中的载波由正弦波变为幅度固定的方波的方法，简化后续电路处理，合理利用微分电路准确提取数字信号边沿。

1电路结构

1.1调制电路

调制电路由伪随机序列产生电路和乘法器电路组成，如图1所示。

伪随机序列产生电路由U1：A，U1：B，U2：A，U2：B四个4013D触发器和U3：A4030异或门组成，4个D触发器连接成移位寄存器，满足D1=Q3XORQ4，起始时刻通过R4将Q1置1使Q4Q3Q2Q1初始化为0001，随后，电路输出000100110101111这样的周期二进制序列，用以模拟调制的二进制数据。伪随机序列产生电路输出的二进制数据信号和正弦波载波信号在U4AD734乘法器中相乘产生ASK调制信号。

乘法器的转移函数为：

式中[A0]很大，只有[X1-X2Y1-Y2U1-U2-][Z1-Z2=0]运放才处于放大状态，将输出W和Z1相连，则有[W=X1-X2Y1-Y2U1-U2+Z2]，将U0，U1，U2接地，则除数固定为10，[W=X1-X2Y1-Y210+Z2]。输出W用电阻分压后作为[Z2]输入，则[Z2=R2R1+R2W]，由此[W=R1+R2R1·X1-X2Y1-Y210]，通过改R2的值可改变W的大小。芯片[±15V]供电。X2，Y2接地，X1接载波信号，Y1接二进制数据信号，输出W即为ASK调制信号。

1.2解调电路

解调电路由放大整形电路、比较器整流电路、射极跟随器电路、低通滤波电路、微分电路、迟滞比较器电路等组成，如图2所示。

放大整形电路由U5：ALMH6658MA运算放大器、反相输入电阻R3、反馈电阻R4、平衡电阻R5组成，同相输入端接地，ASK调制信号从反相端输入，电路为反相比例放大器，但放大倍数较大为[R4R3=5000100=50]。ASK信号较大时放大器处于饱和状态，ASK调制信号的正弦波经放大整形电路后输出幅度恒定的方波信号，这有利于后边各级电路的处理。电路双极性[±5V]供电。

放大整形电路U5：ALMH6658MA运算放大器后接U5：BLMH6658MA运算放大器组成的同相比较器，比较电压为3V，目的是将ASK调制信号中对应数字信号0的波形部分由1V变为-4.25V，实现整流。电路双极性[±5V]供电。

射极跟随器电路由2N3903三极管和基极偏置电阻R6、发射极电阻R7组成。由隔直电容C1和前级