Transcript Wireless Communication Network Lab

實驗十三
振幅轉移鍵制(ASK)非同步解調
Wireless Communication Network Lab.
曾志成
國立宜蘭大學 電機工程學系
[email protected]
http://wcnlab.niu.edu.tw
註：本教材主要是修改自「通訊系統實驗」作者趙亮琳與范俊杰教授所提供之教學資源
實驗目的
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
瞭解 ASK 非同步解調的方法及原理。

整合 CVSD 調變、Manchester 碼編碼、ASK 調變、
ASK 解調、Manchester 碼解碼及 CVSD 解調，看看上
述各實驗電路是否真能派上用場。
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原理說明 (1/4)
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
ASK 非同步解調之結構如圖 13-1 所示，它比圖 10-1
的AM 非同步解調多了一個比較器。各方塊的功能分
述如下：
•
波封檢波器：其輸出VE(t)為接收信號 VR(t)的波封，不過VE(t)
含有鋸齒成分，並且在波封突然下降時，VE(t) 之下降速度會
跟不上。
•
低通濾波器：濾除VE(t)的直流成分和鋸齒成分，使輸出VLP(t)
波形較為平緩。
•
比較器：將VLP(t)之波形整形成數位波形。
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原理說明 (2/4)
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圖 13-1 ASK 非同步解調結構及波形
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原理說明 (3/4)
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
在實驗八(曼徹斯特編碼與解碼)中已成功地結合了CVSD調變、
解調電路和曼徹斯特碼編碼、解碼電路(參考圖 8-2)，而在本實
驗中要在圖 8-2之傳送通道的兩端分別加入ASK調變及非同步解
調電路，使傳送通道改傳ASK信號。整個實驗系統如圖 13-2所示，
圖中各方塊功能簡述如下：
圖 13-2 ASK 實驗系統 (非同步解調 )
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原理說明 (4/4)
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
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


CVSD調變：將類比輸入信號轉成NRZ形式之數位信號。
曼徹斯特碼編碼：將NRZ信號和時脈信號結合成曼徹
斯特碼形式之數位信號。
ASK調變：將曼徹斯特碼之數位信號轉成ASK信號以
利傳送。
ASK非同步解調：將接收到的ASK信號復原成數位信
號(仍為曼徹斯特碼)。
曼徹斯特碼解碼：從曼徹斯特碼之信號中復原出時脈
信號，並藉以將信號恢復成NRZ形式之數位信號。
CVSD解調：將NRZ之數位信號復回成類比信號輸出。
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電路分析 (1/7)
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
本實驗中將新增一個圖 13-3 所示的比較器單元電路
+ 12 V
0 .1u
1
7 80 5
3
+5V O u t
2
2
In
3
1 00 k
1k
8
+
_
7
LM311
Ou t
1
4
- 12 V
圖 13-3 比較器電路
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電路分析(2/7)
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
當輸入 (In 端 ) 電壓大於 0 V 時，輸出 (Out 端 ) 電壓
為為 5 V；當輸入 (In 端 ) 電壓小於 0 V 時，輸出 (Out
端 ) 電壓為 0 V。

本電路附帶一個 +5 V 的直流電源供應端 (+5 Out)，因
為從本實驗開始，將同時需要 12 V及 +5 V 等三種直
流電壓源，萬一實驗室之電源供應器無法同時供應這
三種電壓時，本電路之 +5 V 輸出即可派上用場。
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電路分析(3/7)
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
LM311是個集極、射極均為開路的比較器，其
結構如圖 U12-3，由圖中可看出下列特性：
• 當V2>V3時，Q off，即 pin 7 與 pin 1 之間呈斷路關
係。
• 當V2<V3時，Q 飽和，故 pin 7 與 pin 1 之間只有約
0.2 V 的壓降，可看成短路。
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電路分析(4/7)
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7
V2
2
Q
V3
3
1
圖 U12-3 LM311 之特性結構
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電路分析(5/7)
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
根據上述特性，原電路可簡化成圖 U12-4，所
以
• 當Vi>0時，Q open，Vo≈5 V( 註 )
• 當Vi<0時，Q short，Vo≈0 V

RL
 5V
【註】當輸出端接上負戴RL時，V0 
1k  RL
，必須RL>>1 KΩ才能使Vo維持在 5 V。
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電路分析(6/7)
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+5V
+
12 V
1k
7
Vo
2
Vi
Q
1 00 k
3
1
圖 U12-4 原電路之等效電路
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電路分析(7/7)
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
pin 2所並接之100 KΩ 電阻 之主要用途為提供pin 2一
條直流通路，避免萬一 Vi串接電容時造成pin 2無直流
通路而使LM311工作不正常。

圖 U12-1中之7805是一個常見的電壓調節器，只要其
輸入電壓夠大 (約 7.5 V以上)，輸出電壓即固定為 +5
V，此電壓除供比較器使用外，尚可供其它實驗中的
TTL IC做為直流電源使用。
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電路說明 (1/4)
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
本實驗的第一部分為 ASK 非同步解調，電路如圖 134 所示。圖中各單元電路之功能簡述如下：
圖 13-4 ASK 非同步解調實驗電路
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電路說明 (2/4)
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乘法器 ( 一 )：做為 ASK 調變電路使用。
波封檢波器：檢出接收信號VR(t)的波封。
低通濾波器：濾除波封檢波器輸出 VE(t)之鋸齒成分。
另外由於VE(t)含有直流成分，所以VE(t)由 In(ac) 端輸
入以消除該直流成分。
比較器：將 LPF 輸出之VLP(t)整形成 0 V、5 V 的數位
波形。由於在 LPF 處已濾除了直流成分，使得VLP(t)
波形的中間值約為 0 V，所以比較器以 0 V 為界線來
區分電壓的高低。
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電路說明 (3/4)
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本實驗的第二部分是要將圖 13-4的電路插入實驗八之圖8-9電路
中間，(即圖 13-5的灰色方塊部分)，不過由於整個電路圖相當龐
大，所以在圖 13-5中只畫出所使用的單元電路名稱及其接點名稱，
若需各單元電路之電路圖可直接查閱課本之電路分析部分。

在圖 13-5中，雖然曼徹斯特碼編碼器送出的是曼徹斯碼形式的數
位信號，不過它仍是0 V、5 V的數位信號，而ASK調變輸入及解
調輸出亦是0 V、5 V的數位信號，所以本實驗之ASK調變、解調
電路[即圖中的乘法器 (一) ，波封檢波器，低通濾波器及比較器]
能將曼徹斯特碼編碼器的輸出信號忠實地傳送給曼徹斯特碼解碼
器。
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電路說明 (4/4)
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圖 13-5 ASK 實驗系統電路 ( 非同步解調 )
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