ASK (Amplitude-Shift Keying)
ASK, czyli kluczowanie amplitudy, to metoda modulacji cyfrowej, która przedstawia sygnał cyfrowy poprzez zmiany amplitudy fali nośnej.
Działanie
Modulacja ASK jest analogiczna do modulacji AM (Amplitude Modulation), znanej również jako DSB-LC. W tej metodzie, amplituda fali nośnej zmienia się w zależności od sekwencji bitów. W najprostszej formie, logiczna 0 jest reprezentowana przez brak fali nośnej (amplituda wynosi 0), a logiczna 1 jest sygnałem o określonej amplitudzie. W przypadku ASK, faza oraz częstotliwość fali nośnej pozostają niezmienne. Poniższy rysunek ilustruje tę koncepcję:
Ten sposób modulacji często określa się jako OOK (on-off keying) i był stosowany w radiotelegrafii przy użyciu alfabetu Morse’a.
Sygnal ASK można zapisać za pomocą następującego wzoru:
{\displaystyle \varphi _{ASK}={\frac {1}{2}}A_{0}\left[1+x(t)\right]\cos \omega _{0}t}
lub
{\displaystyle \varphi _{ASK}(t)={\begin{cases}0&\quad {\text{dla }}\ x(t)=-1\\A_{0}\cos \omega _{0}t&\quad {\text{dla }}\ x(t)=1\end{cases}},}
gdzie:
- x(t) – zero-jedynkowy przebieg kluczujący,
- ω0 – pulsacja fali nośnej.
Istnieją także bardziej złożone metody generowania sygnału ASK, w których bity są grupowane w zestawy (np. dwu- lub czteroelementowe). Każdemu zestawowi przypisywana jest inna wartość amplitudy. Tego rodzaju modulacja może być stosowana tylko w systemach o wysokim stosunku sygnału do szumu (SNR).
Widmo
Widmo gęstości mocy sygnału ASK wynosi:
{\displaystyle S_{ASK}(\omega )={\frac {1}{8}}A_{0}^{2}[\delta (\omega +\omega _{0})+\delta (\omega -\omega _{0})]+{\frac {1}{16}}A_{0}^{2}T\left[Sa^{2}{\frac {(\omega +\omega _{0})T}{2}}+Sa^{2}{\frac {(\omega -\omega _{0})T}{2}}\right].}
Widmo sygnału składa się z dwóch części:
- pierwsza część to składnik harmoniczny,
- druga część to widmo sygnału modulującego.
W związku z tym, że widmo sygnału modulującego szybko zanika, przy założeniu, że częstotliwość kluczowania jest znacznie mniejsza od częstotliwości nośnej, możemy przybliżyć widmo gęstości mocy:
{\displaystyle S_{ASK}(\omega )\approx {\frac {1}{8}}A_{0}^{2}\delta (\omega -\omega _{0})+{\frac {1}{16}}A_{0}^{2}TSa^{2}{\frac {(\omega -\omega _{0})T}{2}}\qquad {\text{dla }}\ \omega \geqslant 0.}
Średnia moc sygnału ASK wynosi:
{\displaystyle P_{ASK}={\frac {1}{4}}A_{0}^{2}.}
Zastosowania
Główne zalety ASK to prostota działania oraz stosunkowo niskie koszty realizacji. Niemniej jednak, ta forma modulacji jest bardzo wrażliwa na tłumienie oraz zakłócenia, co sprawia, że jest rzadko stosowana w praktyce, zazwyczaj w transmisjach światłowodowych.
Zobacz też
Inne typy kluczowania:
- PSK (Phase-Shift Keying) – kluczowanie fazy
- FSK (Frequency-Shift Keying) – kluczowanie częstotliwości
Bibliografia
- Papir, Zdzisław: Podstawy modulacji i detekcji. Wydawnictwo AGH, 1992. Brak numerów stron w książce
- Haykin, Simon: Communication Systems. 2001. Brak numerów stron w książce