周春梅

摘 要 現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，設(shè)計一個通信系統(tǒng)設(shè)計多方面領(lǐng)域的知識及技術(shù)，由于技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，現(xiàn)在越來越重視計算機(jī)仿真技術(shù)和輔助技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)的分析與設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶 2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，頻帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用最為突出。將原始的數(shù)字基帶信號，經(jīng)過頻譜搬移，變換為適合在頻帶上傳輸?shù)念l帶信號，傳輸這個信號的系統(tǒng)就稱為頻帶傳輸系統(tǒng)。在頻帶傳輸系統(tǒng)中，根據(jù)數(shù)字信號對載波不同參數(shù)的控制，形成不一樣的頻帶調(diào)制方法。

當(dāng)選擇正弦波作為載波，用一個二進(jìn)制基帶信號對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制時，產(chǎn)生的信號就是二進(jìn)制振幅鍵控信號（2ASK）。例如用電建控制一個載頻振蕩器的輸出，使它時斷時續(xù)輸出，這便是一部振幅鍵控的發(fā)報機(jī)。由于振幅鍵控信號抗噪聲性能不夠理想，逐步被FSK和PSK代替。但是，作為一種最古老的調(diào)制方式，它還是具有很高的參考價值。特別是在近幾年隨著對信息速率要求的提高，要在叫窄的頻帶內(nèi)實現(xiàn)較高的信息速率的傳輸，多進(jìn)制的數(shù)字振幅鍵控（MAK）又得到了運用，在信道條件較好而頻帶又較緊張的恒參信道中優(yōu)先采用它。

1 2ASK調(diào)制方法

調(diào)制信號為二進(jìn)制數(shù)字信號時，對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制即ASK（Amplitude Shift Keying）。在2ASK調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波不連貫的輸出。有載波輸出的部分用“1”表示，無載波輸出的部分用“0”表示。

2ASK（二進(jìn)制振幅鍵控）信號的碼元可以表示為：

e0（t）=b（t）cosωct （1-1）

式中，wc為載波角頻率，s（t）為單極性NRZ矩形脈沖序列

b（t）=ang（t-nTb） （1-2）

其中，g（t）是持續(xù)時間為Tb、高度為的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；an為二進(jìn)制數(shù)字，當(dāng)an=1，出現(xiàn)概率為P；當(dāng)an=0，出現(xiàn)概率為（1-P）。

在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號的變化而變化，實現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：

1.1 相乘法

通過相乘器直接將載波信號coswct和數(shù)字信號s（t）相乘，得到輸出信號，輸出的信號稱為調(diào)制信號，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號的振幅來調(diào)制正弦載波的方式稱為相乘法。相乘器用來進(jìn)行信號的頻率搬移的，相乘后輸出的信號通過濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾信號，從而得到振幅鍵控信號。

1.2 開關(guān)法

開關(guān)法又稱鍵控法，是2ASK的一種常用的方式。這種方法是使載波在二進(jìn)制信號“1”和“0”來控制開關(guān)，當(dāng)基帶信號為高頻信號“1”時，開關(guān)打開，當(dāng)基帶信號為低頻信號“0”時，開關(guān)關(guān)閉，模擬雙向開關(guān)在電路中起接通信號或斷開信號的作用，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為開關(guān)鍵控方式，以二進(jìn)制數(shù)字信號去控制一個初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時域表達(dá)式如下：

e（t）=As（t）coswct （1-3）

式中的各參數(shù)含義如下：A為載波振幅，s（t）為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號，Wcω為載波角頻率，e（t）為2ASK已調(diào)波。

2 2ASK調(diào)制電路總體設(shè)計

如圖1所示。

ASK編碼調(diào)制原理是：當(dāng)基帶信號為0時，不輸出，當(dāng)基帶信號為“1”時，則輸出。本案例基于FPGA進(jìn)行電路設(shè)計。從上文公式可以看出，ASK為模擬信號，而要用FPGA技術(shù)實現(xiàn)ASK的調(diào)制解調(diào)，而FPGA只能產(chǎn)生數(shù)字信號，就需要用到FPGA產(chǎn)生分頻器、M序列產(chǎn)生器、跳變檢查電路、正弦波信號產(chǎn)生電路，除此之外，還有一個獨立的DAC數(shù)模變換器。

首先，針對分頻電路，對時鐘信號進(jìn)行分頻作為載波信號，對該正弦信號進(jìn)行抽樣，每個有效周期內(nèi)采100點，然后進(jìn)行計數(shù)得到輸出。

m序列是最常用的偽隨機(jī)序列，是由一個帶有兩個反饋抽頭的3級以為寄存器，這樣就使m序列具備隨機(jī)特性，預(yù)先可確定性，循環(huán)特性等特點，通過移位寄存，得到多項式F（x）=x3+x+1，最后得到“1110010”循環(huán)序列，在電路中，通過變化始終的頻率，可以方便的改變輸入碼元的速率。

為了在示波器上面顯示一個連續(xù)的波形，便于觀察，采用跳變檢測器，在基帶信號上升沿或者是下降沿到來的時候，對應(yīng)輸出波形位于正弦波形的sin0處。

基帶信號只需要計數(shù)器對時鐘信號進(jìn)行技術(shù)，就可以得到所需要的序列信號。

2ASK是模擬調(diào)制，這里采用DAC變換器可以滿足要求，根據(jù)奈奎斯特定理可以知道，當(dāng)以fs》2f進(jìn)行抽樣時，可以保留原始信號的所有信息，調(diào)制系統(tǒng)中，調(diào)制信號和已調(diào)信號都是模擬信號，所以在實驗中對正弦信號每個周期抽樣100個點，相當(dāng)于fs=100f，完全可以顯示出模擬正弦波信號。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜主編.通信原理（第六版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2]黃仁欣主編.EDA技術(shù)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]閆敬文編著.基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]基于FPGA的2ASK調(diào)制解調(diào)設(shè)計器的設(shè)計[M].沈陽：遼寧工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

作者單位

四川師范大學(xué)成都學(xué)院 四川省郫縣 611745endprint

摘 要 現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，設(shè)計一個通信系統(tǒng)設(shè)計多方面領(lǐng)域的知識及技術(shù)，由于技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，現(xiàn)在越來越重視計算機(jī)仿真技術(shù)和輔助技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)的分析與設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶 2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，頻帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用最為突出。將原始的數(shù)字基帶信號，經(jīng)過頻譜搬移，變換為適合在頻帶上傳輸?shù)念l帶信號，傳輸這個信號的系統(tǒng)就稱為頻帶傳輸系統(tǒng)。在頻帶傳輸系統(tǒng)中，根據(jù)數(shù)字信號對載波不同參數(shù)的控制，形成不一樣的頻帶調(diào)制方法。

當(dāng)選擇正弦波作為載波，用一個二進(jìn)制基帶信號對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制時，產(chǎn)生的信號就是二進(jìn)制振幅鍵控信號（2ASK）。例如用電建控制一個載頻振蕩器的輸出，使它時斷時續(xù)輸出，這便是一部振幅鍵控的發(fā)報機(jī)。由于振幅鍵控信號抗噪聲性能不夠理想，逐步被FSK和PSK代替。但是，作為一種最古老的調(diào)制方式，它還是具有很高的參考價值。特別是在近幾年隨著對信息速率要求的提高，要在叫窄的頻帶內(nèi)實現(xiàn)較高的信息速率的傳輸，多進(jìn)制的數(shù)字振幅鍵控（MAK）又得到了運用，在信道條件較好而頻帶又較緊張的恒參信道中優(yōu)先采用它。

1 2ASK調(diào)制方法

調(diào)制信號為二進(jìn)制數(shù)字信號時，對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制即ASK（Amplitude Shift Keying）。在2ASK調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波不連貫的輸出。有載波輸出的部分用“1”表示，無載波輸出的部分用“0”表示。

2ASK（二進(jìn)制振幅鍵控）信號的碼元可以表示為：

e0（t）=b（t）cosωct （1-1）

式中，wc為載波角頻率，s（t）為單極性NRZ矩形脈沖序列

b（t）=ang（t-nTb） （1-2）

其中，g（t）是持續(xù)時間為Tb、高度為的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；an為二進(jìn)制數(shù)字，當(dāng)an=1，出現(xiàn)概率為P；當(dāng)an=0，出現(xiàn)概率為（1-P）。

在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號的變化而變化，實現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：

1.1 相乘法

通過相乘器直接將載波信號coswct和數(shù)字信號s（t）相乘，得到輸出信號，輸出的信號稱為調(diào)制信號，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號的振幅來調(diào)制正弦載波的方式稱為相乘法。相乘器用來進(jìn)行信號的頻率搬移的，相乘后輸出的信號通過濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾信號，從而得到振幅鍵控信號。

1.2 開關(guān)法

開關(guān)法又稱鍵控法，是2ASK的一種常用的方式。這種方法是使載波在二進(jìn)制信號“1”和“0”來控制開關(guān)，當(dāng)基帶信號為高頻信號“1”時，開關(guān)打開，當(dāng)基帶信號為低頻信號“0”時，開關(guān)關(guān)閉，模擬雙向開關(guān)在電路中起接通信號或斷開信號的作用，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為開關(guān)鍵控方式，以二進(jìn)制數(shù)字信號去控制一個初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時域表達(dá)式如下：

e（t）=As（t）coswct （1-3）

式中的各參數(shù)含義如下：A為載波振幅，s（t）為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號，Wcω為載波角頻率，e（t）為2ASK已調(diào)波。

2 2ASK調(diào)制電路總體設(shè)計

如圖1所示。

ASK編碼調(diào)制原理是：當(dāng)基帶信號為0時，不輸出，當(dāng)基帶信號為“1”時，則輸出。本案例基于FPGA進(jìn)行電路設(shè)計。從上文公式可以看出，ASK為模擬信號，而要用FPGA技術(shù)實現(xiàn)ASK的調(diào)制解調(diào)，而FPGA只能產(chǎn)生數(shù)字信號，就需要用到FPGA產(chǎn)生分頻器、M序列產(chǎn)生器、跳變檢查電路、正弦波信號產(chǎn)生電路，除此之外，還有一個獨立的DAC數(shù)模變換器。

首先，針對分頻電路，對時鐘信號進(jìn)行分頻作為載波信號，對該正弦信號進(jìn)行抽樣，每個有效周期內(nèi)采100點，然后進(jìn)行計數(shù)得到輸出。

m序列是最常用的偽隨機(jī)序列，是由一個帶有兩個反饋抽頭的3級以為寄存器，這樣就使m序列具備隨機(jī)特性，預(yù)先可確定性，循環(huán)特性等特點，通過移位寄存，得到多項式F（x）=x3+x+1，最后得到“1110010”循環(huán)序列，在電路中，通過變化始終的頻率，可以方便的改變輸入碼元的速率。

為了在示波器上面顯示一個連續(xù)的波形，便于觀察，采用跳變檢測器，在基帶信號上升沿或者是下降沿到來的時候，對應(yīng)輸出波形位于正弦波形的sin0處。

基帶信號只需要計數(shù)器對時鐘信號進(jìn)行技術(shù)，就可以得到所需要的序列信號。

2ASK是模擬調(diào)制，這里采用DAC變換器可以滿足要求，根據(jù)奈奎斯特定理可以知道，當(dāng)以fs》2f進(jìn)行抽樣時，可以保留原始信號的所有信息，調(diào)制系統(tǒng)中，調(diào)制信號和已調(diào)信號都是模擬信號，所以在實驗中對正弦信號每個周期抽樣100個點，相當(dāng)于fs=100f，完全可以顯示出模擬正弦波信號。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜主編.通信原理（第六版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2]黃仁欣主編.EDA技術(shù)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]閆敬文編著.基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]基于FPGA的2ASK調(diào)制解調(diào)設(shè)計器的設(shè)計[M].沈陽：遼寧工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

作者單位

四川師范大學(xué)成都學(xué)院 四川省郫縣 611745endprint

摘 要 現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，設(shè)計一個通信系統(tǒng)設(shè)計多方面領(lǐng)域的知識及技術(shù)，由于技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，現(xiàn)在越來越重視計算機(jī)仿真技術(shù)和輔助技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)的分析與設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶 2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，頻帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用最為突出。將原始的數(shù)字基帶信號，經(jīng)過頻譜搬移，變換為適合在頻帶上傳輸?shù)念l帶信號，傳輸這個信號的系統(tǒng)就稱為頻帶傳輸系統(tǒng)。在頻帶傳輸系統(tǒng)中，根據(jù)數(shù)字信號對載波不同參數(shù)的控制，形成不一樣的頻帶調(diào)制方法。

當(dāng)選擇正弦波作為載波，用一個二進(jìn)制基帶信號對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制時，產(chǎn)生的信號就是二進(jìn)制振幅鍵控信號（2ASK）。例如用電建控制一個載頻振蕩器的輸出，使它時斷時續(xù)輸出，這便是一部振幅鍵控的發(fā)報機(jī)。由于振幅鍵控信號抗噪聲性能不夠理想，逐步被FSK和PSK代替。但是，作為一種最古老的調(diào)制方式，它還是具有很高的參考價值。特別是在近幾年隨著對信息速率要求的提高，要在叫窄的頻帶內(nèi)實現(xiàn)較高的信息速率的傳輸，多進(jìn)制的數(shù)字振幅鍵控（MAK）又得到了運用，在信道條件較好而頻帶又較緊張的恒參信道中優(yōu)先采用它。

1 2ASK調(diào)制方法

調(diào)制信號為二進(jìn)制數(shù)字信號時，對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制即ASK（Amplitude Shift Keying）。在2ASK調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波不連貫的輸出。有載波輸出的部分用“1”表示，無載波輸出的部分用“0”表示。

2ASK（二進(jìn)制振幅鍵控）信號的碼元可以表示為：

e0（t）=b（t）cosωct （1-1）

式中，wc為載波角頻率，s（t）為單極性NRZ矩形脈沖序列

b（t）=ang（t-nTb） （1-2）

其中，g（t）是持續(xù)時間為Tb、高度為的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；an為二進(jìn)制數(shù)字，當(dāng)an=1，出現(xiàn)概率為P；當(dāng)an=0，出現(xiàn)概率為（1-P）。

在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號的變化而變化，實現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：

1.1 相乘法

通過相乘器直接將載波信號coswct和數(shù)字信號s（t）相乘，得到輸出信號，輸出的信號稱為調(diào)制信號，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號的振幅來調(diào)制正弦載波的方式稱為相乘法。相乘器用來進(jìn)行信號的頻率搬移的，相乘后輸出的信號通過濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾信號，從而得到振幅鍵控信號。

1.2 開關(guān)法

開關(guān)法又稱鍵控法，是2ASK的一種常用的方式。這種方法是使載波在二進(jìn)制信號“1”和“0”來控制開關(guān)，當(dāng)基帶信號為高頻信號“1”時，開關(guān)打開，當(dāng)基帶信號為低頻信號“0”時，開關(guān)關(guān)閉，模擬雙向開關(guān)在電路中起接通信號或斷開信號的作用，這種二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為開關(guān)鍵控方式，以二進(jìn)制數(shù)字信號去控制一個初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時域表達(dá)式如下：

e（t）=As（t）coswct （1-3）

式中的各參數(shù)含義如下：A為載波振幅，s（t）為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號，Wcω為載波角頻率，e（t）為2ASK已調(diào)波。

2 2ASK調(diào)制電路總體設(shè)計

如圖1所示。

ASK編碼調(diào)制原理是：當(dāng)基帶信號為0時，不輸出，當(dāng)基帶信號為“1”時，則輸出。本案例基于FPGA進(jìn)行電路設(shè)計。從上文公式可以看出，ASK為模擬信號，而要用FPGA技術(shù)實現(xiàn)ASK的調(diào)制解調(diào)，而FPGA只能產(chǎn)生數(shù)字信號，就需要用到FPGA產(chǎn)生分頻器、M序列產(chǎn)生器、跳變檢查電路、正弦波信號產(chǎn)生電路，除此之外，還有一個獨立的DAC數(shù)模變換器。

首先，針對分頻電路，對時鐘信號進(jìn)行分頻作為載波信號，對該正弦信號進(jìn)行抽樣，每個有效周期內(nèi)采100點，然后進(jìn)行計數(shù)得到輸出。

m序列是最常用的偽隨機(jī)序列，是由一個帶有兩個反饋抽頭的3級以為寄存器，這樣就使m序列具備隨機(jī)特性，預(yù)先可確定性，循環(huán)特性等特點，通過移位寄存，得到多項式F（x）=x3+x+1，最后得到“1110010”循環(huán)序列，在電路中，通過變化始終的頻率，可以方便的改變輸入碼元的速率。

為了在示波器上面顯示一個連續(xù)的波形，便于觀察，采用跳變檢測器，在基帶信號上升沿或者是下降沿到來的時候，對應(yīng)輸出波形位于正弦波形的sin0處。

基帶信號只需要計數(shù)器對時鐘信號進(jìn)行技術(shù)，就可以得到所需要的序列信號。

2ASK是模擬調(diào)制，這里采用DAC變換器可以滿足要求，根據(jù)奈奎斯特定理可以知道，當(dāng)以fs》2f進(jìn)行抽樣時，可以保留原始信號的所有信息，調(diào)制系統(tǒng)中，調(diào)制信號和已調(diào)信號都是模擬信號，所以在實驗中對正弦信號每個周期抽樣100個點，相當(dāng)于fs=100f，完全可以顯示出模擬正弦波信號。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜主編.通信原理（第六版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2]黃仁欣主編.EDA技術(shù)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]閆敬文編著.基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]基于FPGA的2ASK調(diào)制解調(diào)設(shè)計器的設(shè)計[M].沈陽：遼寧工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

作者單位

四川師范大學(xué)成都學(xué)院 四川省郫縣 611745endprint