摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。在数字调制解调技术发展不断更新的今天，作为最古老、理论发展最成熟的调制解调方式，对2ASK的研究，仍具有非常大的意义。本文主要是介绍2ASK调制与解调系统，并利用MATLAB集成环境实现对2ASK信号的调制与解调，观察调制前后的信号波形。
关键词：2ASK；振幅键控；调制；解调
1、2ASK调制原理
振幅键控（Amplitude Shift Keying，缩写为ASK）是载波的振幅随着数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则称为二进制振幅键控（2ASK），就是用代表二进制数字信号的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，有载波输出是表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”，当然，按照通信约定，上述二者也可取反。
二进制振幅键控信号可以表示成具有一定波形形状的二进制序列（二进制数字基带信号）与正弦型载波的乘积，其信号表达式为：
由于调制信号只有0和1两个电平，相乘的结果相当于将载频关断或接通，它的实际意义是当调制的数字信号为1时，传输载波；当调制的数字信号为0是，不传输载波。2ASK信号的时间波形随二进制基带信号通断变化，所以又被称为通断键控信号（On Off Keying，缩写为OOK）。通常，二进制振幅键控信号的产生方法有两种：模拟幅度调制方法与数字键控方法，如图1所示。
（a）模拟幅度调制法 （b）数字键控法
图1 2ASK信号生成示意图
2、解调原理
信号接收端接收传来的2ASK信号，首先经过带通滤波器滤掉传输过程中产生的噪声干扰，再从中恢复原始数据信号。常用的解调方法有两种：相干解调（同步检测法）和非相干解调（包络解调法）。
2ASK的相干解调又称为同步检测法，是在接收端利用本地载波与接收到的信号进行相乘得到包含基带信号频率分量的输出信号，然后通过低通滤波器滤除无用的频率分量让基带信号通过，并将其送至抽样电路进行判决，原理框图如图2所示。为了确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程顺利完成的关键。
图2 2ASK信号的相干解调原理框图
相对而言，2ASK的非相干解调则较为简单，它又被称为包络检波，是在接收端接收到信号后首先通过带同滤波器，使信号中的干扰减少，然后进入全波整流器，使2ASK信号的正弦波部分的波形的下半边翻到上半边，整流后的波形进入低通滤波器，使信号整流成近似的矩形波形，最终进入抽样判决器进行判决，其原理框图如图3所示。
图3 2ASK信号的非相干解调原理框图
相比较而言，相干解调必须要恢复出相干载波，利用这个相干载波和已调信号作用，得到原始数字基带信号，而这个相干载波与原来发送端调制数字基带信号的载波信号必须是同频同相的。非相干解调则不需要恢复出相干载波，所以比相干解调方式要简单，但实现效果不太好，性能会略有损失。本文主要对非相干解调进行仿真分析。
3、非相干解调的matlab仿真
本文对2ASK信号的非相干解调进行仿真，首先用MATLAB的simulink模块建立仿真系统模型，仿真模型图见图4，用一个占空比50%的脉冲基带信号与正弦波相乘得到2ASK信号，如图5所示，然后依次通过全波整流器（取绝对值，得到信号如图6所示）和低通滤波器（得到信号如图7所示），对后通过抽样判决器得到解调后的信号（如图8所示）。
图4 2ASK信号调制解调仿真模型
图5 2ASK调制信号
图6 全波整流后的信号
图7 低通滤波后的信号
图8 解调后的信号（下）与输入的基带信号（上）对比
4、仿真结果分析
通过仿真可以看出，经过非相干解调成功的将输入信号波形进行了恢复，可以实现数字信号的传输，但从波形对比可以看出，输入信号和输出信号的波形还是略有差异，性能略有损失，这部分损失可以通过调整抽样判决器的判决门限来得到改善，如图9所示，图中下图是调整判决门限后得到的解调波形，可以看出明显的改善。在实际使用中，2ASK信号的传输受噪声影响很大，使用2ASK信号传输时，还需根据实际情况加入带通滤波器等手段滤除外界噪声以提高传输效率。
图9 调整参数后的解调信号（下）与基带信号（上）对比
5、结束语
2ASK数字调制解调是数字调制技术的基础技术，matlab是一个高级的数据分析、处理与计算软件，二者相结合，有利于数字通信系统性能的提高，为数字通信系统的设计带来便利。本文运用matlab实现了2ASK信号的调制与非相干解调过程的仿真，观察了调制解调各个环节的波形。
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论文作者:陈志东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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