ASK

ASK (ang. Amplitude-Shift Keying), kluczowanie amplitudy – rodzaj modulacji cyfrowej reprezentującej sygnał cyfrowy w postaci zmieniającej się amplitudy fali nośnej.

Modulacja ASK jest odpowiednikiem analogowej modulacji AM (czyli DSB-LC). Fala nośna zwiększa lub zmniejsza swoją amplitudę w zależności od zmieniającego się ciągu bitów. W najprostszym przypadku logiczne 0 jest reprezentowane jako brak nośnej (amplituda równa 0), natomiast logiczne 1 jest sygnałem harmonicznym o określonej amplitudzie. W ASK faza oraz częstotliwość nośnej nie podlega żadnej zmianie. Poglądowo przedstawia to poniższy rysunek:

Taki sposób modulacji określa się często pojęciem OOK (ang. on-off keying) i był on stosowany w radiotelegrafii wykorzystującej alfabet Morse’a.

Sygnał ASK można zapisać przy pomocy poniższego wyrażenia:

φ A S K = 1 2 A 0 [ 1 + x ( t ) ] cos ⁡ ω 0 t {\displaystyle \varphi _{ASK}={\frac {1}{2}}A_{0}\left[1+x(t)\right]\cos \omega _{0}t}

lub

φ A S K ( t ) = { 0 dla    x ( t ) = − 1 A 0 cos ⁡ ω 0 t dla    x ( t ) = 1 , {\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 ) {\displaystyle x(t)} – zero-jedynkowy przebieg kluczujący,

ω 0 {\displaystyle \omega _{0}} – pulsacja fali nośnej.

Istnieją także bardziej skomplikowane metody tworzenia sygnału ASK, w których bity układa się w grupy (np. dwu- lub czteroelementowe). Następnie każdej grupie przyporządkowana jest inna wartość amplitudy. Taki sposób modulacji może być stosowany tylko w systemach o wysokim stosunku sygnału do szumu (współczynnik SNR).

Widmo gęstości mocy sygnału ASK wynosi:

S A S K ( ω ) = 1 8 A 0 2 [ δ ( ω + ω 0 ) + δ ( ω − ω 0 ) ] + 1 16 A 0 2 T [ S a 2 ( ω + ω 0 ) T 2 + S a 2 ( ω − ω 0 ) T 2 ] . {\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:

• za pierwszą część odpowiada składnik harmoniczny,
• część druga to widmo sygnału modulującego.

Ponieważ widmo sygnału modulującego zanika szybko, więc przy założeniu, że częstotliwość kluczowania ω T ≪ ω 0 , {\displaystyle \omega _{T}\ll \omega _{0},} widmo gęstości mocy można przybliżyć:

S A S K ( ω ) ≈ 1 8 A 0 2 δ ( ω − ω 0 ) + 1 16 A 0 2 T S a 2 ( ω − ω 0 ) T 2 dla    ω ⩾ 0. {\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:

P A S K = 1 4 A 0 2 . {\displaystyle P_{ASK}={\frac {1}{4}}A_{0}^{2}.}

Zaletami ASK są: prostota działania oraz relatywnie małe koszty realizacji. Jednak modulacja ta jest silnie podatna na tłumienie oraz zakłócenia. Z tego też powodu w praktyce wykorzystuje się ją niezwykle rzadko, głównie w transmisjach światłowodowych.

Inne typy kluczowania:

• PSK, Phase-Shift Keying – kluczowanie fazy
• FSK, Frequency-Shift Keying – kluczowanie częstotliwości

• Papir, Zdzisław: Podstawy modulacji i detekcji. Wydawnictwo AGH, 1992.
• Haykin, Simon: Communication Systems. 2001.