為了保證通信效果,克服遠距離信號傳輸中的問題,有必要將信號頻譜移動到高頻信道,通過調(diào)制進行傳輸。這種將要發(fā)送到高頻信號的信號加載過程稱為調(diào)制。其中數(shù)字信號的三種最基本的調(diào)制方法(幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制)在英語中縮寫為ASK、FSK和PSK。
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什么是ASK(振幅移位鍵控)?
振幅移位鍵控又稱“振幅鍵控”,是一種調(diào)制技術(shù)。如果數(shù)字調(diào)制信號的可能狀態(tài)對應(yīng)于二進制信息符號或其對應(yīng)的基帶信號狀態(tài)一對一,則調(diào)制信號稱為二進制數(shù)字調(diào)制信號。使用二進制信息符號鍵入稱為二進制幅度鍵控,由 2ASK 表示。
在“移位鍵控”模式下,當(dāng)出現(xiàn)“1”時,振幅為A的載波打開,當(dāng)出現(xiàn)“0”時,載波關(guān)閉。這相當(dāng)于將原始基帶信號(脈沖序列)頻譜移動到兩個載波。幅度移位鍵控 (ASK) 等效于模擬信號中的幅度調(diào)制,只是它是乘以載波頻率信號的二進制數(shù)。幅度偏移是使用頻率和相位作為常數(shù),幅度作為變量,信息位通過載波的幅度傳輸。二進制幅度鍵控(2ASK),由于調(diào)制信號只有0或1的兩個電平,因此乘法的結(jié)果相當(dāng)于關(guān)閉或打開載波頻率。其實際含義是,當(dāng)調(diào)制數(shù)字信號為“1”時,傳輸載波;當(dāng)調(diào)制數(shù)字信號為“0”時,不傳輸載波。通常,載波信號使用余弦信號,調(diào)制信號將數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為單極基帶矩形脈沖序列,開關(guān)鍵控的功能是將輸出和載波相乘,將頻譜移動到載波頻率附近,實現(xiàn)了2ASK。
幅度移位鍵控調(diào)制技術(shù)最簡單、最常用的形式是開關(guān)。承運人的存在用“1”表示,承運人的缺席用“0”表示。這種類型的調(diào)制稱為開關(guān)鍵控(OOK),這是最節(jié)能的調(diào)制方法,因為它僅在發(fā)送“1”時輻射能量。幅度移位鍵控需要非常高的信噪比來解調(diào)信號,因為根據(jù)其自身特性,大多數(shù)信號都是以非常低的功率傳輸?shù)?,ASK調(diào)制射頻系統(tǒng)的優(yōu)點是發(fā)射和接收的結(jié)構(gòu)。
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什么是OOK(開關(guān)鍵控)?
OOK(開關(guān)鍵控)是ASK (移位鍵控)調(diào)制的一個特例。如果一個振幅為 0,另一個振幅不為零,則為 OOK。二進制開關(guān)鍵控(OOK:開-關(guān)鍵控),也稱為二進制幅度鍵控(2ASK),使用單極性非返回零代碼序列來控制正弦載波的打開和關(guān)閉。這種調(diào)制方法比模擬調(diào)制方法出現(xiàn)得更早,莫爾斯電碼無線電傳輸使用這種調(diào)制方法。由于OOK的抗噪聲性能不如其他調(diào)制方法,因此這種調(diào)制方法在當(dāng)前的衛(wèi)星通信和數(shù)字微波通信中并不使用。然而,由于這種調(diào)制方法的實現(xiàn)簡單,在光纖通信系統(tǒng)中,實現(xiàn)了幅度鍵控,應(yīng)用廣泛。調(diào)制法的分析方法是基本的,因此可以從OOK調(diào)制法的介紹來研究數(shù)字調(diào)制的基本理論。
Vm(t)是要發(fā)送的數(shù)字信號,Acos(2πfct)是未調(diào)制的載波,VAM(t)是OOK調(diào)制的載波信號。OOK的調(diào)制原理用于將一個幅度控制為0,另一個幅度控制為非零。
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什么是FSK(頻移鍵控)?
FSK:頻移鍵控。一種角度調(diào)制,其中正弦振蕩的頻率在一組離散值之間變化,其中每個離散值表示時間離散調(diào)制信號的特征狀態(tài)。頻移鍵控是使用兩個不同的頻率F1和F2振蕩源來表示信號1和0。使用數(shù)字信號的 1 和 0 來控制兩個獨立振蕩源的交替輸出。對于二進制頻移鍵控調(diào)制方法,有效帶寬為B=2xF+2Fb,xF是二進制基帶信號的帶寬和FSK信號的最大頻率偏差。因為數(shù)字信號的帶寬,即Fb值大,二進制頻移鍵控制信號帶寬比較大,頻帶利用率小。使用較高的頻率表示邏輯 1,使用較低的頻率表示邏輯 0。
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什么是GFSK(高斯頻移鍵控)?
GFSK:高斯頻移鍵控。它通過高斯低通濾波器在調(diào)制前限制信號的頻譜寬度。調(diào)制原理:GFSK高斯頻移鍵控調(diào)制是一種數(shù)字調(diào)制方法,其中輸入數(shù)據(jù)通過高斯低通濾波器進行預(yù)調(diào)制和濾波,然后進行FSK調(diào)制。在保持恒定幅度的同時,它可以通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬來控制調(diào)制信號的頻譜。 GFSK調(diào)制可分為兩種方法:直接調(diào)制和正交調(diào)制:①直接調(diào)制:經(jīng)過高斯低通濾波后,直接對射頻載波進行模擬頻率調(diào)制。當(dāng)頻率調(diào)制器的調(diào)制指數(shù)等于0.5時,稱為GMSK(高斯最小頻移鍵控)調(diào)制,因此GMSK調(diào)制可以看作是GFSK調(diào)制的一種特例。 ②正交調(diào)制:數(shù)字信號通過高斯低通濾波器和適當(dāng)?shù)南辔环e分進行濾波,然后分為同相和正交兩部分。載波的同相和正交分量分別相乘以合成GFSK信號。對于這四種調(diào)制方式而言,GFSK的物理概念是最明確的,也避免了直接調(diào)制過程中信號頻譜特性的損壞。另一方面,GFSK參數(shù)控制可以在具有校準(zhǔn)因子的高斯濾波器中實現(xiàn),并且不受后續(xù)頻率調(diào)制電路的影響,參數(shù)控制更簡單。因此,GFSK正交調(diào)制解調(diào)器的基帶信號處理特別適合數(shù)字實現(xiàn)。它具有無線通信系統(tǒng)所需的特性,例如恒定振幅包絡(luò)、集中功率譜和窄譜。GFSK調(diào)制和解調(diào)技術(shù)廣泛應(yīng)用于移動通信、航空和海洋通信等諸多領(lǐng)域。
億佰特產(chǎn)品
億佰特基于美國德州儀器(TI)生產(chǎn)的CC1101芯片為核心自主研發(fā)了一款855-925MHz 貼片式無線串口模塊——E07-900T10S(同系列還有400頻段的E07-400T10S),采用已經(jīng)十分成熟的MSP430FR2433和CC1101為模塊核心,其穩(wěn)定性獲得用戶一致好評,兼容性也無需擔(dān)心。該模塊主要針對智能家庭、工業(yè)、科研和醫(yī)療以及短距離無線通信設(shè)備??商峁?shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、接收信號強度指示(RSSI)、空閑信道評估(CCA)、鏈路質(zhì)量指示以及無線喚醒(WOR)的廣泛硬件支持。支持多種調(diào)制模式(OOK、ASK、GFSK、2-FSK、4-FSK和MSK),使用工業(yè)級高精度26MHz晶振,以確保無線通信質(zhì)量可靠穩(wěn)定。
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