數(shù)字調(diào)制是現(xiàn)代通信的重要方法，在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，信道中傳輸?shù)亩际菙?shù)字已調(diào)信號(hào)。數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制相比有許多優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字調(diào)制具有更好的抗干擾性能，更強(qiáng)的抗信道損耗，以及更好的安全性；數(shù)字傳輸系統(tǒng)中可以使用差錯(cuò)控制技術(shù)，支持復(fù)雜信號(hào)條件和處理技術(shù)，如信源編碼、加密技術(shù)等。
在通信技術(shù)中，遠(yuǎn)距離傳遞信息是通信的最終目的。在無(wú)線遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中，需要將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)調(diào)制，基帶信號(hào)的頻譜搬移到適合信道和噪聲特性的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)大致原理如下圖所示：
圖1 數(shù)字通信系統(tǒng)原理框圖
在上圖數(shù)字調(diào)制過(guò)程中，有三種基本的調(diào)制方式，ASK（振幅鍵控）、FSK（頻移鍵控）和PSK（相移鍵控），分別利用載波的幅度、頻率和相位來(lái)承載數(shù)字基帶信號(hào)。當(dāng)基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，也稱為2ASK，2FSK，2PSK。
2ASK
2ASK是最早出現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制方式，較多應(yīng)用于早期的莫爾斯電報(bào)系統(tǒng)，但容易受到增益變化的影響，抗干擾能力比較差，實(shí)際應(yīng)用并不廣泛，但是我們可以將2ASK作為理解其他數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。
2ASK基本原理：在振幅鍵控中，用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)中的”0”和”1”來(lái)控制載波幅度的有或無(wú)，使載波幅度隨著數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。如下圖所示，載波信號(hào)直接加到開(kāi)關(guān)輸入端，數(shù)字基帶信號(hào)加入到控制端，當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為”1”時(shí)，載波信號(hào)輸出，為“0“時(shí)，信號(hào)無(wú)輸出。
圖2 2ASK基本原理框圖
我們采用SDG6000X信號(hào)源以及SVA1015X頻譜儀來(lái)模擬2ASK和2FSK數(shù)字調(diào)制、解調(diào)分析過(guò)程。
信號(hào)源設(shè)置：
1. 在SDG6000X信號(hào)源中選擇IQ波形輸出，等待初始化完成；
2. 在上位機(jī)軟件EasyIQ設(shè)置要輸出的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，選擇發(fā)送數(shù)據(jù)PN9隨機(jī)二進(jìn)制序列，發(fā)送信號(hào)的符號(hào)長(zhǎng)度設(shè)置為256，符號(hào)速率為50K Symbol/s，調(diào)制類型選擇2ASK，發(fā)送端濾波器選擇根余弦濾波器（RootCosine），filter alpha選擇0.8，然后在EasyIQ上方工具欄選擇”Update”及”Download”把波形更新下載到信號(hào)源，具體如下圖所示：
圖3 EasyIQ設(shè)置界面
3. 在信號(hào)源中設(shè)置載波頻率為100MHz，幅度為0dBm，連接信號(hào)源到SVA1015X頻譜儀，此時(shí)信號(hào)源把調(diào)制信號(hào)通過(guò)線纜發(fā)送到頻譜儀中；
圖4 SDG6000X設(shè)置界面
在SVA1015X中點(diǎn)擊”Mode”按鍵，進(jìn)入調(diào)制分析模式，選擇“ASK”，然后根據(jù)之前調(diào)制信號(hào)的設(shè)置，設(shè)置符號(hào)速率為50KS/s（接收速率和發(fā)送速率相等），濾波器設(shè)置為”Sqrt Nyquist”，參考濾波器設(shè)置為”Nyquist”（與發(fā)送端的發(fā)送濾波器相匹配，常用的濾波器選擇規(guī)則可以參考SVA1015X用戶手冊(cè)），其它的 “Alpha” 和 “Filter Length” 保存和之前在EasyIQ上設(shè)置的設(shè)置一致，測(cè)量符號(hào)長(zhǎng)度設(shè)置為100（最高可以查看到1500）。然后點(diǎn)擊 “Frequency” 按鍵，設(shè)置接收端的載波頻率為100MHz，首先單次掃描查看分析之后波形數(shù)據(jù),得到下圖所示波形，在圖中，屏幕一次顯示20個(gè)，大概每格兩個(gè)符號(hào)，我們可以從經(jīng)過(guò)調(diào)制分析之后的波形讀出二進(jìn)制序列大概為 “01 10 00 10 10 10 01 00 01 11 0” 。
圖5 SVA1000X顯示分析結(jié)果（波形）
通過(guò)調(diào)制分析波形我們可以看到載波的功率，ASK的調(diào)制深度，ASK調(diào)制的幅度誤差，載波的偏差率等測(cè)量值。我們可以點(diǎn)擊“Meas Setup“按鍵，選擇查看信號(hào)分析（可選二進(jìn)制以及十六進(jìn)制）。
圖6 SVA1000X顯示分析結(jié)果（符號(hào)）
由上圖我們可以看出調(diào)制分析之后得到的基帶信號(hào)攜帶的100個(gè)隨機(jī)二進(jìn)制序列（最高可設(shè)置到1500個(gè)），我們?nèi)∏?0個(gè)數(shù)據(jù)，和我們的波形圖解讀出來(lái)的序列是一致的。此外，由屏幕下方數(shù)據(jù)可知ASK誤差與參考波形的誤差不到1%，載波偏移30Hz。因此我們可以查看此信號(hào)的眼圖，由眼圖可知信號(hào)傳輸質(zhì)量是比較優(yōu)秀的。
圖7 SVA1000X顯示分析結(jié)果（眼圖）
2FSK
FSK數(shù)字調(diào)制的抗干擾能力和抗噪聲比較好，在傳輸速率在1200波特以下的設(shè)備一般都采用FSK調(diào)制方式傳輸數(shù)據(jù)，在中低速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有著廣泛的使用，但是占用的帶寬會(huì)比較大，頻帶利用率小。
FSK數(shù)字調(diào)制原理：在二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制系統(tǒng)中，使用兩個(gè)不同的載波來(lái)傳輸數(shù)字基帶信號(hào)。即載波f1代表著二進(jìn)制“1”，載波f2代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”，從而實(shí)現(xiàn)在頻域上的搬移。
我們可以參照ASK調(diào)制時(shí)信號(hào)源的設(shè)置輸出FSK調(diào)制信號(hào)，在上位機(jī)EasyIQ和信號(hào)源的設(shè)置如下：
圖8 EasyIQ設(shè)置界面
圖9 SDG6000X設(shè)置界面
在信號(hào)源模擬輸出2FSK數(shù)字調(diào)制信號(hào)之后，我們用SVA1015X得到的調(diào)制波形分析波形及其參數(shù)如下所示：
圖10 SVA1000X顯示分析結(jié)果（波形）
根據(jù)調(diào)制分析波形得到數(shù)據(jù)和眼圖如下：
圖11 SVA1000X顯示分析結(jié)果（符號(hào)）
圖12 SVA1000X顯示分析結(jié)果（眼圖）
通過(guò)SVA1015X的調(diào)制分析功能，我們可以看到經(jīng)過(guò)調(diào)制分析之后的基帶波形所攜帶的信息，之后再通過(guò)眼圖判斷傳輸質(zhì)量?jī)?yōu)劣。
以上就是使用SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器簡(jiǎn)單模擬ASK/FSK數(shù)字調(diào)制，用SVA1000X系列頻譜&矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析的過(guò)程。在通信技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，雖然數(shù)字調(diào)制方式越來(lái)越豐富，但是我們依舊能夠以ASK/FSK為基礎(chǔ)，初步了解數(shù)字調(diào)制。
關(guān)于鼎陽(yáng)
鼎陽(yáng)科技（SIGLENT）是一家專注于通用電子測(cè)試測(cè)量?jī)x器及相關(guān)解決方案的公司。
從2005推出第一款數(shù)字示波器產(chǎn)品至今，10余年來(lái)鼎陽(yáng)科技一直是全球發(fā)展速度最快的數(shù)字示波器制造商。歷經(jīng)多年發(fā)展，鼎陽(yáng)產(chǎn)品已擴(kuò)展到數(shù)字示波器、手持示波表、函數(shù)/任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、臺(tái)式萬(wàn)用表、直流電源等通用測(cè)試測(cè)量?jī)x器產(chǎn)品。2007年，鼎陽(yáng)與高端示波器領(lǐng)導(dǎo)者美國(guó)力科建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。2011年，鼎陽(yáng)發(fā)展成為中國(guó)銷量領(lǐng)先的數(shù)字示波器制造商。2014年，鼎陽(yáng)發(fā)布了中國(guó)首款智能示波器SDS3000系列，引領(lǐng)“人手一臺(tái)”型實(shí)驗(yàn)室使用示波器由功能示波器向智能示波器過(guò)渡的趨勢(shì)。2017年，鼎陽(yáng)發(fā)布打破行業(yè)壟斷，多項(xiàng)參數(shù)突破國(guó)內(nèi)技術(shù)瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器，其輸出帶寬高達(dá)500MHz。目前，鼎陽(yáng)已經(jīng)在美國(guó)克利夫蘭和德國(guó)漢堡成立分公司，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷全球70多個(gè)國(guó)家，SIGLENT正逐步成為全球知名的測(cè)試測(cè)量?jī)x器品牌。
關(guān)于鼎陽(yáng)硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試智庫(kù)
鼎陽(yáng)硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試智庫(kù)（簡(jiǎn)稱鼎陽(yáng)硬件智庫(kù)）由深圳市鼎陽(yáng)科技有限公司領(lǐng)銜創(chuàng)辦，是中國(guó)第一家“智力眾籌”模式的硬件智庫(kù)。
鼎陽(yáng)硬件智庫(kù)順時(shí)順勢(shì)，倡導(dǎo)“連接-分享-協(xié)作-創(chuàng)造”的理念，高舉志愿者服務(wù)的大旗，相信互聯(lián)網(wǎng)是“愛(ài)”的大本營(yíng)，相信人們都有發(fā)自內(nèi)心分享的愿望。
鼎陽(yáng)硬件智庫(kù)選擇硬件領(lǐng)域最普遍的七類問(wèn)題：電源，時(shí)鐘，DDR，低速總線，高速總線，EMC，測(cè)試測(cè)量進(jìn)行聚焦。尋找“最針尖”的問(wèn)題進(jìn)行研討，針對(duì)“最針尖”的問(wèn)題組織專家答疑，將硬件大師積累的寶貴知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)變成公眾財(cái)富，惠及更多硬件人。
鼎陽(yáng)硬件智庫(kù)，群策群力，連接所有硬件人。
有硬件問(wèn)題，找鼎陽(yáng)硬件智庫(kù)。
