第一篇：通信原理課程設(shè)計20089400113 張飛
通 信 原 理 課 程 設(shè) 計
課程設(shè)計
題目
基于nRF2401 GFSK 2.4GHz的無線數(shù)據(jù)
收發(fā)器電路設(shè)計
學院名稱
船山學院
指導老師
黃智偉
班
級
通信工程081班 學
號
20089400113 學生姓名
張飛
2011年5月
通 信 原 理 課 程 設(shè) 計
基于nRF2401芯片的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器電路設(shè)計
摘要
nRF2401是一款工作在2.4GHz~2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器。晶體振蕩器。調(diào)制器、解調(diào)器。輸出功率。頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進行設(shè)置。極低的電流消耗：當工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6dBm時電流消耗為9mA，接收模式時為12.3mA。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。
關(guān)鍵字：nRF2401；射頻；無線通信；單片無線收發(fā)器芯片
Abstract nRF2401 is a single-chip radio transceiver for the world wide 2.4~2.5 GHz ISM band.The transceiver consists of a fully integrated frequency synthesizer, a power amplifier a crystal oscillator and a modulator.Output power and frequency channels are easily programmable by use of the 3-wire serial interface.Current consumption is very low, only 10.5mA at an output power of-5dBm and 18mA in receive mode.Built-in Power Down modes makes power saving easily realizable.Key word:
nRF2401；radio frequency;wireless communications;single-chip radio transceiver
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目 錄
1.nRF2401芯片簡介.................................................................................4 2.nRF2401芯片封裝與引腳功能............................................................4 2.1． QFN24引腳封裝，外形尺寸只有5×5mm。.........................4 2.2 引腳說明.......................................................................................5 3.nRF2401內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理............................................................6 3.1 芯片結(jié)構(gòu).......................................................................................6 3.2 工作模式.......................................................................................6 3.3 收發(fā)模式.......................................................................................7 3.3.1 ShockBurstTM收發(fā)模式...................................................7 3.3.1.1 ShockBurstTM發(fā)射流程.............................................7 3.3.2 直接收發(fā)模式......................................................................8 3.3.2.1直接發(fā)送模式..............................................................8 3.3.2.2直接接收模式..............................................................8 3.4 配置模式.......................................................................................8 3.5 空閑模式.......................................................................................9 3.6 關(guān)機模式.......................................................................................9 3.7.器件配置....................................................................................10 4.nRF2401芯片應用電路設(shè)計..............................................................11 4.1 PCB設(shè)計......................................................................................11 5.總結(jié)........................................................................................................12 6.參考文獻................................................................................................13
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1.nRF2401芯片簡介
nRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時，工作電流只有10.5mA，接收時工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計更方便。其DuoCeiverTM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401適合用于多種無線通信的場合，如無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無線鼠標、遙控開鎖、遙控玩具等。
2.nRF2401芯片封裝與引腳功能
2.1． QFN24引腳封裝，外形尺寸只有5×5mm。
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引腳說明
表1：nRF2401引腳
2.2
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3.nRF2401內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理
3.1 芯片結(jié)構(gòu)
nRF2401內(nèi)置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、解調(diào)處理器、時鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器，功率放大器等功能模塊，需要很少的外圍元件，因此使用起來非常方便nRF2401的功能模塊如圖1所示。
工作模式
nRF2401有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三個引腳決定。
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表2：nRF2401工作模式
3.3 收發(fā)模式
nRF2401的收發(fā)模式有ShockBurstTM收發(fā)模式和直接收發(fā)模式兩種，收發(fā)模式由器件配置字決定，具體配置將在器件配置部分詳細介紹。
3.3.1 ShockBurstTM收發(fā)模式
ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速(1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。nRF2401的ShockBurstTM技術(shù)同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF2401自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼，當發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。
3.3.1.1 ShockBurstTM發(fā)射流程
A.當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，其把CE置高，使nRF2401工作；
B.把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入nRF2401；
C.微控制器把CE置低，激發(fā)nRF2401進行ShockBurstTM發(fā)射；
D.nRF2401的ShockBurstTM發(fā)射
給射頻前端供電；
射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC校驗碼)；
高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；
發(fā)射完成，nRF2401進入空閑狀態(tài)。
3.3.1.2 ShockBurstTM接收流程
接口引腳CE、DR1、CLK1和DATA(接收通道1)
A.配置本機地址和要接收的數(shù)據(jù)包大小；
B.進入接收狀態(tài)，把CE置高；
C.200us后，nRF2401進入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來；
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D.當接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC校驗碼)，nRF2401自動把字頭、地址和CRC校驗位移去；
E.nRF2401通過把DR1(這個引腳一般引起微控制器中斷)置高通知微控制器；
F.微控制器把數(shù)據(jù)從nRF2401移出；
G.所有數(shù)據(jù)移完，nRF2401把DR1置低，此時，假如CE為高，則等待下一個數(shù)據(jù)包，假如CE為低，開始其它工作流程。
3.3.2 直接收發(fā)模式
在直接收發(fā)模式下，nRF2401如傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器一樣工作。
3.3.2.1直接發(fā)送模式
A.當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，把CE置高； B.nRF2401射頻前端被激活；
C.所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進行處理(包括字頭、地址和CRC校驗碼)。
3.3.2.2直接接收模式
A.一旦nRF2401被配置為直接接收模式，DATA引腳將根據(jù)天線接收到的信號開始高低變化(由于噪聲的存在)；
B.CLK1引腳也開始工作；
C.一旦接收到有效的字頭，CLK1引腳和DATA引腳將協(xié)調(diào)工作，把射頻數(shù)據(jù)包以其被發(fā)射時的數(shù)據(jù)從DATA引腳送給微控制器；
D.這頭必須是8位；
E.DR引腳沒用上，所有的地址和CRC校驗必須在微控制器內(nèi)部進行。
3.4 配置模式
在配置模式，15字節(jié)的配置字被送到nRF2401，這通過CS、CLK1和DATA三個引腳完成，具體的配置方法請參考本文的器件配置部分。
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3.5 空閑模式
nRF2401的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計，其最大的優(yōu)點是，實現(xiàn)節(jié)能的同時，縮短芯片的起動時間。在空閑模式下，部分片內(nèi)晶振仍在工作，此時的工作電流跟外部晶振的頻率有關(guān)，如外部晶振為4MHz時工作電流為12uA，外部晶振為16MHz時工作電流為32uA。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在nRF2401片內(nèi)。
3.6 關(guān)機模式
在關(guān)機模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時的工作電流小于1uA。關(guān)機模式下，配置字的內(nèi)容也會被保持在nRF2401片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。4.器件配置 nRF2401的所有配置工作都是通過CS、CLK1和DATA三個引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要2字節(jié)的配置字。由上文對nRF2401工作模式的介紹，我們可以知道，nRF2401一般工作于ShockBurstTM收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會更加簡單，并且穩(wěn)定性也會更高，因此，下文著重介紹把nRF2401配置為ShockBurstTM收發(fā)模式的器件配置方法。ShockBurstTM的配置字使nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401工作的過程中，只需改變其最低一個字節(jié)中的內(nèi)容，以實現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。ShockBurstTM的配置字可以分為以下四個部分：數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC校驗碼；地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)；地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道1的地址和通道2的地址； CRC：使nRF2401能夠生成CRC校驗碼和解碼。當使用nRF2401片內(nèi)的CRC技術(shù)時，要確保在配置字中CRC校驗被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。
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表3 nRF2401配置字的各個位的描述
3.7.器件配置
nRF2401的所有配置工作都是通過CS、CLK1和DATA三個引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要2字節(jié)的配置字。由上文對nRF2401工作模式的介紹，我們可以知道，nRF2401一般工作于ShockBurstTM收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會更加簡單，并且穩(wěn)定性也會更高，因此，下文著重介紹把nRF2401配置為ShockBurstTM收發(fā)模式的器件配置方法。
ShockBurstTM的配置字使nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401工作的過程中，只需改變其最低一個字節(jié)中的內(nèi)容，以實現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。ShockBurstTM的配置字可以分為以下四個部分：
數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC校驗碼；
地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)；
地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道1的地址和通道2的地址；
CRC：使nRF2401能夠生成CRC校驗碼和解碼。
當使用nRF2401片內(nèi)的CRC技術(shù)時，要確保在配置字中CRC校驗被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。在配置模式下，注重保證PWR_UP引腳為高電平，CE引腳為低電平。配置字從最高位開始，依次送入nRF2401。在CS引腳的下降沿，新送入的配置字開始工作。
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4.nRF2401芯片應用電路設(shè)計
圖2 nRF2401應用電路
圖2為nRF2401的應用電路，由圖可知，其只需要14個外圍元件。nRF2401應用電路一般工作于3V，它可用多種低功耗微控制器進行控制。在設(shè)計過程中，設(shè)計者可使用單鞭天線或環(huán)形天線，上圖為50歐姆單鞭天線的應用電路。在使用不同的天線時，為了得到盡可能大的收發(fā)距離，電感電容的參數(shù)應適當調(diào)整。
4.1 PCB設(shè)計
PCB設(shè)計對nRF2401的整體性能影響很大，所以PCB設(shè)計在nRF2401收發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)過程中主要的工作之一，在PCB設(shè)計時，必須考慮到各種電磁干擾，注意調(diào)整電阻、電容和電感的位置，特別要注意電容的位置。nRF2401的PCB一般都是雙層板，底層一般不放置元件，為地層，頂層的空余地方一般都敷上銅，這些敷銅通過過孔與底層的地相連。直流電源及電源濾波電容盡量靠近VDD引腳。nRF2401的供電電源應通過電容隔開，這樣有利于給nRF2401提供穩(wěn)定的電源。在PCB中，盡量多打一些通孔，使頂層和底層的地能夠充分接觸。
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圖3 PCB圖
圖四 nRF2401的3D圖
5.總結(jié)
nRF2401通過ShockBurstTM收發(fā)模式進行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)可靠，其外形尺寸小，需要的外圍元器件也少，因此，使用方便，在工業(yè)控制、消費電子等各個領(lǐng)域都具有廣闊的應用前景。
經(jīng)過這個通信原理的課程設(shè)計，提高了我的資料查閱能力。只是大部分的資料都是英文的，對于英文能力不太好的自己，深知作為一名通信工程專業(yè)的學生，英文資料的閱讀是必備的能力。其次設(shè)計也是我們將來必須的技能。這次課程設(shè)計恰恰給我提供了一個應用自己
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所學知識的機會，既鞏固了從前學過的許多電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，又讓我熟悉的PCB畫圖軟件的使用。
在整個課程設(shè)計過程中，花費時間最多的是對英文資料的翻譯和論文的最后整理。通過去圖書館和上網(wǎng)，我收集了許多相關(guān)的資料和方案，但是大多數(shù)的資料還是英文的，因此需要大量的翻譯工作。設(shè)計過程中，我深刻地體會到在設(shè)計過程中，需要反復實踐。設(shè)計思路是實施操作的扎實基石。一個良好的設(shè)計思路是電路的生命，寧愿在思路設(shè)計上多花上50℅的時間，前期的制作給后期的制作帶來了很大的方便，可以節(jié)省許多時間。同時，在制作過程中馬虎不得，粗心不得，特別是電子類的設(shè)計制作更應該如此。一步一步來，絕對不可囫圇吞棗，不可貪圖方便。靈活的利用書本上的知識，萬變不離其宗，扎實地掌握核心的方法，做到活用巧用。
這次通信原理的課程設(shè)計雖然只需要做報告，但nRF2401芯片應用電路的電路原理圖的繪制和PCB的繪制花了我很長的時間，在繪制PCB圖時遇到了很大的困難，很多的東西不是僅僅的畫好就完事了，還要考慮元器件的布局和走線，以減小各部分之間的干擾，也知道了搞射頻不是一件簡單的事情，需要下很多的功夫去實踐，去學習，希望可以通過這次的課程設(shè)計能夠陣陣的了解一些射頻相關(guān)的東西，為以后的就業(yè)打好一定的基礎(chǔ)。
6.參考文獻
１.黃智偉．射頻集成電路芯片原理與應用電路設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社 ．2004年3月
2.黃智偉．無線發(fā)射與接收電路設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學出版社．2007年7月 3.談世哲.Protel DXP 2004 電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型范例[M].北京：電子工業(yè)出版社.2009年三月
第二篇：通信原理課程設(shè)計[范文]
通
題目：
信 原 理課程設(shè)計
基于MATLAB的系統(tǒng)的2ASK仿真
五、設(shè)計心得和體會???????????????????????
1、心得和體會……………………………………………………………
2、致謝……………………………………………………………………
參考文獻????????????????????????????????
一、2ASK通信系統(tǒng)發(fā)展背景
隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速發(fā)展越來越普及，研究人員對其相關(guān)技術(shù)投入了極大的興趣。為使數(shù)字信號能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號調(diào)制相類似。根據(jù)數(shù)字信號控制載波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。因數(shù)字信號對載波參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號的離散值對載波進行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。經(jīng)調(diào)制后的信號，通過信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復成數(shù)字信號。因此，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進通信的快速發(fā)展。
現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。
二、仿真設(shè)計原理 1、2ASK信號的調(diào)制
2ASK技術(shù)是通過改變載波信號的幅值變化來表示二進制0或1的。載波0，1信息只改變其振幅，而頻率和相位保持不變。通常使用其最大值A(chǔ)cos(?t??)和0分別表示1和0.有一種常用的幅值鍵控技術(shù)是開關(guān)鍵控（OOK）在OOK中，把一個幅度取為0，另一個幅度取為非0,其優(yōu)點是傳輸信息所需的能量下降了，且調(diào)制方法簡單.ＯＯＫ的產(chǎn)生原理如圖2、2ASK信號的解調(diào)
接收端接收信號傳來的2ASK信號，首先經(jīng)過帶通濾波器濾掉傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲干擾，再從中回復原始數(shù)據(jù)信號。常用的解調(diào)方法有兩種：包絡(luò)解調(diào)法和相干解調(diào)法。
相干解調(diào)法
相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是利用相干波和接收到的2ASK信號相乘分離出包含原始信號的低頻信號，再進行抽樣判決恢復數(shù)字序列。相干波必須是與發(fā)送端同頻同相的正弦信號。Z（t）=y(t)cos(?t)=m(t)cos2(?t)=111m(t)[1+cos(2?t)]=m(t)+m(t)cos(2?t).式中1/2m(t)是基帶信號，2221/2m(t)cos(2?t)是頻率為2?的高頻信號，利用低通濾波器可檢測出基帶信號，再經(jīng)過抽樣判決，即可恢復出原始數(shù)字信號序列{an},2ASK信號帶寬為碼元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb.式中Rb為信息速率。
相干解調(diào)的原理圖如下
三、直接用MATLAB編程仿真
1、實驗框圖
在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生
元速率Rb=1000Band,載波頻率為f=4kHZ.以下是仿真程序及注釋。例子中采用OOK鍵控方式實現(xiàn)2ASK調(diào)制。第一行為數(shù)字序列波***1的單極性不歸零碼，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s，第二行為載波波形，在一個碼元寬度，有4個周期的正玄波載波信號f=1/4Tb=4kHz;第三行為調(diào)整之后的波形，碼元1對應的調(diào)制后波形對應正玄波，0對應的調(diào)制后波形為0，結(jié)果滿足要求.。
%數(shù)字信號的ASK調(diào)制
3、使用MATLAB編程
Clear;
%清空空間變量 m=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1];
%數(shù)字信號序列 Lm=length(m);
%序列的長度
F=200;
%數(shù)字信號的帶寬
f=800;
%正弦載波信號的頻率 A=1;
%載波的幅度
Q=f/F;
%頻率比，即一個碼元寬度中的正弦周期個數(shù)，為適配下面的濾波器參數(shù)選取，Q>=1/3 M=500；
%一個正弦周期內(nèi)的采樣點數(shù) t=(0:M-1)/M/f;
%一個正弦信號周期內(nèi)的時間
carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一個碼元寬度內(nèi)的正弦載波信號 Lcarry1=length(carry1);
%一個碼元寬度內(nèi)的信號長度 carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%載波信號
ask=kron(m,carry1);
%調(diào)制后的信號 N=length(ask);
%長度 tau=(0:N-1)/(M-1)/f;
%時間 Tmin=min(tau);
%最小時刻 Tmax=max(tau);
%最大時刻 T=ones(size(carry1));
%一個數(shù)字信號1 dsig=kron(m,T);
%數(shù)字信號波形 subplot(3,1,1);
%子圖分割 plot（tau,dsig）
%畫出載波波形 grid on
%添加網(wǎng) axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])
%設(shè)置坐標范圍 subplot(3,1,2)
%子圖分割 plot(tau,carry2)
%畫出載波波形 grid on
%添加網(wǎng)絡(luò)
axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A]);%設(shè)置坐標范圍 subplot(3,1,3)
%子圖分割 plot(tau,ask)
%畫出調(diào)制后的波形 grid on
%添加網(wǎng)絡(luò)
axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A])%設(shè)置坐標范圍
y=(x(t_judge));
%抽樣判決時刻的信號值 y_judge=1*(y>=th)+0*(y<=th);
%抽樣判決信號的0階保持 y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));
%抽樣判決后的數(shù)字信號波形 n_tau=tau+0.5/F;
%抽樣判決后的信號對應時間 subplot(4,1,3)
plot(n_tau,y_value)
axis([min(n_tau)max(n_tau)grid on subplot(4,1,4)plot(tau,dsig)
axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])grid on
1、圖示
%子圖分割
%畫出抽樣判決后的數(shù)字信號波形-0.2 1.2])
%畫出原始信號波形與解調(diào)后信號作對比
四、仿真結(jié)果
011
為使仿真過程清晰，忽略了信道的傳輸延時等，僅考慮了抽樣判決點選取時的延時0.5Tb，因碼元波特率RB=1000Band，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s 故0.5Tb=0.0005s，從圖中標注可以看出，信號的起始點為0.0005s。
五、設(shè)計心得和體會
1、心得和體會
通過本次課程設(shè)計，我們主解了要了2ASK調(diào)制與解調(diào)原理，特別是2ASK調(diào)制解調(diào)電路的MATLAB實現(xiàn)與調(diào)制性能分析，把本學期學的通信原理等通信類科目的內(nèi)容應用到本課程設(shè)計中來，進一步鞏固復習通信原理，MATLAB等課程，以達到融會貫通的目的。
通過對通信系統(tǒng)原理和MATLAB的學習，在通過硬件實現(xiàn)時會時不時地會出現(xiàn)一些問題，諸如：某個芯片的用法、其適用范圍、其典型應用時會出現(xiàn)的問題、濾波器的設(shè)計、模擬電路中反饋電阻與控制增益器件的調(diào)節(jié)等等，都需要理論知識和實踐經(jīng)驗結(jié)合才能解決。在此期間，首先，通過查閱相關(guān)書籍、文獻，搞清楚原理框圖，為今后的實驗及論文寫作奠定比較扎實的理論；其次，在原理圖的基礎(chǔ)之上，設(shè)計具體的硬件實現(xiàn)流程圖，利用將一個大而復雜的系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化為多個小而簡單的模塊的思想，在進行整合、連接，將復雜的問題簡單化。了解了更多關(guān)于通信的知識，對以后的學習和工作又了莫大的幫助。通過本次課程設(shè)計，加強了對通信系統(tǒng)原理的理解，學會查尋資料、方案比較，以及設(shè)計計算及仿真等環(huán)節(jié)，進一步提高了分析解決實際問題的能力。在學習通信原理理論后進行一次電子設(shè)計與制作，鍛煉了分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)。為進一步學習計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通信，多媒體技術(shù)等課程打下堅實的基礎(chǔ)。運用學習成果把課堂上學的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性的應用于實際設(shè)計工作，并從理論的高度對設(shè)計工作的現(xiàn)代化提高一些有真惰性的建議和設(shè)想，檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大差距，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，更邊學習內(nèi)容提供實踐依據(jù)。
2、致謝
在此，首先要感謝蔡老師對我們一直以來的關(guān)心和照顧，細心給我們解答疑惑，幫助我們更好的學習，同時還要謝謝同學們熱情的幫助。最后，祝老師新年快樂！笑口常開！
參考文獻
[1]《通信原理》（第2版）樊昌信 等編著
國防工業(yè)出版社 北京
2012年 [2]《MATLAB信息工程工具箱技術(shù)手冊》魏巍 主編 國防工業(yè)出版社 北京 2004年 [3]《MATLAB通信仿真開發(fā)手冊》孫屹 主編 李妍 編著國防工業(yè)出版社 北京2004年
第三篇：通信原理課程設(shè)計
通 信 原
理
課
程 設(shè)計
班級：
姓名：
學號：
任課教師：
Simulink建模仿真實現(xiàn)頻分復用
? 設(shè)計目的
掌握頻分復用工作原理
學會使用Simulink建模仿真
? 設(shè)計題目涉及的理論知識
當一條物理信道的傳輸能力高于一路信號的需求時，該信道就可以被多路信號共享，例如電話系統(tǒng)的干線通常有數(shù)千路信號的在一根光纖中傳輸。復用就是解決如何利用一條信道同時傳輸多路信號的技術(shù)。其目的是為了充分利用信道的頻帶或時間資源，提高信道的利用率。
信號多路復用有兩種常用方法：頻分復用（FDM）和時分復用（TDM）。時分復用通常用于數(shù)字信號的多路傳輸。頻分復用主要用于模擬信號的多路傳輸，也可用于數(shù)字信號。
頻分復用是一種按頻率來劃分信道的復用方式。在FDM中，信道的帶寬被分成多個相互不重疊的頻段（子通道），沒路信號占據(jù)其中一個子通道，并且各路之間必須留有未被使用的頻帶（防護頻帶）進行分隔，以防止信號重疊。在接收端，采用適當?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復出所需要的信號。
在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號（如原理圖中的輸入信號1、2、3這3路信號）所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道；然后在每個子信道上傳輸一路信號，以實現(xiàn)在同一信道中同時傳輸多路信號。多路原始信號在頻分復用前，先要通過頻譜搬移技術(shù)將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，使各信號的帶寬不相互重疊（搬移后的信號如圖中的中間3路信號波形）；然后用不同的頻率調(diào)制每一個信號，每個信號都在以它的載波頻率為中心，一定帶寬的通道上進行傳輸。為了防止互相干擾，需要使用抗干擾保護措施帶來隔離每一個通道。? 設(shè)計思想（流程圖）
整個系統(tǒng)的流程為：
輸入正弦信號→低通濾波器→調(diào)制器→帶通濾波器→高斯信道→帶通濾波器→解調(diào)→低通濾波器→輸出信號 ? 仿真模塊
正弦信號；Sine Wave模塊
低通濾波器 ：Analog Filter Design-lowpass模塊
調(diào)制器：Analog Passband Modulation ,提供模擬調(diào)制技術(shù)。
DSB AM Modulator Passband模塊 DSBSC AM Modulator Passband模塊 SSB AM Modulator Passband模塊
帶通濾波器：Digital Filter Design模塊
信道：AWGN channel,加性高斯白噪聲信道。
解調(diào)器：Analog Passband Modulation ,提供模擬調(diào)制技術(shù)。
DSB AM Demodulator Passband模塊 DSBSC AM Demodulator Passband模塊 SSB AM Demodulator Passband模塊 輸出：Scope模塊 加法：Sum 模塊
? 仿真模型和模塊的參數(shù)設(shè)置
參數(shù)設(shè)置 仿真結(jié)果設(shè)置Sine Wave模塊參數(shù)，雙擊模塊刪除默認值輸入新的設(shè)置 設(shè)置Amplitude 為1 設(shè)置Frequency為2*pi 設(shè)置Samples per frame 為0.01 低通濾波器
設(shè)置filter order為8
設(shè)置 passband edge frenquency 為30
3帶通濾波器 信道
設(shè)置 Initial seed 67
設(shè)置 Mode Variance from mask 調(diào)制器
設(shè)置 Carrier frenquency 100 6 解調(diào)器
設(shè)置Carrier frenquency 100
結(jié)論（結(jié)果分析）
通過對以上三個不同的信號進行低通、帶通濾波和AM、DSB、SSB的調(diào)制解調(diào)得出三個不同的波形。從而知道頻分復用利用同一個信道同時傳輸多路信號的，充分利用信道的頻帶或時間資源，提高信道的利用率。盡管在傳輸和復用過程中，調(diào)制解調(diào)等過程會不同程度的引入非線性失真，而產(chǎn)生各路信號的相互干擾，但是頻分復用仍然可以普遍應用在多路載波電話系統(tǒng)中。
Simulink是一個很好的應用工具，我學習到如何建模和仿真。在軟件中掌握模塊的功能以及應用，順利的建立模型，進行仿真，得到結(jié)果。
第四篇：通信原理課程設(shè)計
二○一○～二○一一學年第二學期
電子信息工程系
課程設(shè)計計劃書
課程名稱：
通信原理
班
級：
姓
名：
學
號：
指導教師：
二○一一年六月一日
1、課程設(shè)計目的：
通過課程設(shè)計，鞏固已經(jīng)學過的有關(guān)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的知識，加深對知識的理解和應用，學會應用Matlab Simulink工具對通信系統(tǒng)進行仿真。
2、課程設(shè)計時間安排：
課程設(shè)計時間為第一周。首先查找資料，掌握系統(tǒng)原理，熟悉仿真軟件，然后構(gòu)建仿真結(jié)構(gòu)模型，最后調(diào)試運行并分析仿真結(jié)果。
3、課程設(shè)計內(nèi)容及要求：
（1）基本工作原理：
二進制相位調(diào)制就是用二進制數(shù)字信息控制正弦載波的相位，使正弦載波的相位隨著二進制數(shù)字信息的變化而變化。二進制絕對調(diào)相就是用數(shù)字信息直接控制載波的相位。例如，當數(shù)字信息為‘1’時，使載波反相；當數(shù)字信息為‘0’時，載波相位不變。2PSK信號可以看成是雙極性基帶信號乘以載波而產(chǎn)生的
解調(diào)方法： 信號產(chǎn)生
解調(diào)方法：
由于2PSK信號的頻譜中無載波分量，所以2PSK信號的解調(diào)只有相干解調(diào)，這種相干解調(diào)又稱極性比較法。2PSK解調(diào)框圖為：
（2）設(shè)計系統(tǒng)：
框圖：
設(shè)定參數(shù)： 正弦載波參數(shù)設(shè)置
與載波反向正弦波參數(shù)設(shè)置
伯努利二進制隨機序列產(chǎn)生器
多路選擇器參數(shù)設(shè)置
帶通濾波器參數(shù)設(shè)置
低通濾波器參數(shù)設(shè)置
高斯白噪聲參數(shù)設(shè)置
（3）Matlab仿真
調(diào)制部分
解調(diào)部分
誤碼率
4、總結(jié)：
通過理論指導，從仿真中可以看出在2PSK調(diào)制系統(tǒng)中由于存在信道干擾和碼間干擾，會影響調(diào)制系統(tǒng)的性能，及存在一定的誤碼率，誤碼率與信噪比相關(guān)，當信噪比提高時。誤碼率下降。
在老師和同學的幫助下我順利的完成了這次課程設(shè)計，且這次課程設(shè)計使用了MATLAB的SIMULINK功能對2PSK系統(tǒng)進行建模仿真，使我們對數(shù)字調(diào)制有了更進一步的認識，也對MATLAB中的SIMULINK有了一定的了解，熟悉了它的一些操作。
對于我來說，收獲最大的是方法和能力；那些分析和解決問題的能力。在整個課程設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)我們學生在經(jīng)驗方面十分缺乏，空有理論知識，沒有理性的知識；有些東西可能與實際脫節(jié)?？傮w來說，我覺得像課程設(shè)計這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的，它需要我們將學過的相關(guān)知識系統(tǒng)地聯(lián)系起來，從中暴露出自身的不足，以待改進！
5、參考書目：
[1] 現(xiàn)代通信系統(tǒng)----使用Matlab 劉樹棠譯 西安交通大學出版社
[2] 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真----Matlab 通信工具箱 李建新等編著 西安電子科技大學出版社
[3] Simulink通信仿真教程 李賀冰等編 國防工業(yè)出版社
第五篇：通信原理課程設(shè)計
通信原理課程設(shè)計
AM超外差收音機仿真
院系： 班級：
姓名： 學號：
指導老師： 完成日期：
（一）課程設(shè)計目的：
為了將理論應用到實踐，我們進行了在整整半個月的課程設(shè)計，我學到很多很多的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的內(nèi)容。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才是真正的知識，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程遇到了各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，把以前所學過的知識重新溫故，鞏固了所學的知識。
（二）課程設(shè)計內(nèi)容：
超外差的特點是：被選擇的高頻信號的載波頻率，變?yōu)檩^低的固定不變的中頻(465KHz)，再利用中頻放大器放大，滿足檢波的要求，然后才進行檢波。在超外差接收機中，為了產(chǎn)生變頻作用，還要有一個外加的正弦信號，這個信號通常叫外差信號，產(chǎn)生外差信號的電路，習慣叫本地振蕩。在收音機本振頻率和被接收信號的頻率相差一個中頻，因此在混頻器之前的選擇電路，和本振采用統(tǒng)一調(diào)諧線，如用同軸的雙聯(lián)電容器(PVC)進行調(diào)諧，使之差保持固定的中頻數(shù)值。由于中頻固定，且頻率比高頻已調(diào)信號低，中放的增益可以做得較大，工作也比較穩(wěn)定，通頻帶特性也可做得比較理想，這樣可以使檢波器獲得足夠大的信號，從而使整機輸出音質(zhì)較好的音頻信號。實驗的目的就是用Systemview軟件來演示收音機的工作原理!
（三）設(shè)計原理：
原理圖為圖1：
圖1
這次實驗為了說明超外差AM收音機的工作原理及信號解調(diào)過程,為了節(jié)省仿真時間沒有按實際540-1700KHz的頻率覆蓋范圍和455KHz中頻頻率設(shè)計,而采用了20KHz作為IF.另外設(shè)了30KHz,40KHz和50KHz三個載波頻率的發(fā)射信號,模擬調(diào)制信號的帶寬為5KHz以下.并希望接收到40KHz的電臺頻率。收音機使用高邊調(diào)諧,本振應為40+20=60KHz,且存在一個鏡像干擾頻率為40+2*20=80KHz。整個混頻輸入與混頻輸出的頻譜圖搬移過程可以用下圖2表示：
圖2
（四）SystemView仿真設(shè)計：
圖3
圖3為SystemView仿真設(shè)計原理圖
主要圖符參數(shù)在下團中標出：
圖4
仿真結(jié)果：
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器22的輸出波形如圖5：
圖5
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器23的輸出波形如下圖6:
圖6
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器23的輸出波形如圖7
圖7
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器25的輸出波形如圖8：
圖8
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器25的輸出波形如下圖9
圖9
SystemView仿真設(shè)計原理圖（圖3）接收器23的輸出波形的頻譜圖如圖10
圖10
（五）結(jié)果分析
系統(tǒng)采樣頻率設(shè)置為200KHz，在原理圖3的左邊對應的是3個AM信號發(fā)生器用來模擬3個電臺，調(diào)制信號采用了掃頻信號，分別采用了不同的掃頻帶寬和調(diào)制度。中頻濾波器采用1個5個極點3db帶寬為10KHz的切比契夫濾波器。接收到的RF信號（圖符23）頻譜如圖10.在40KHz頻率的信號具有最大的調(diào)制度（設(shè)為1）信息帶寬的中心信號是所希望接收的信號。輸出的差頻項頻譜成分通過一個5極點切比契夫帶同濾波器后，得到如圖9所示的頻譜，期中希望的20KHz載波信號比10KHz和30KHz的信號大了約15db，所以通過一個簡單的二極管包絡(luò)檢波器可以將原調(diào)制信號解調(diào)。解調(diào)后的時域信號波形如圖5所示。
（六）總結(jié)及心得：
兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。
課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設(shè)計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．
通過這次Systemview模擬仿真，本人在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次模擬仿真訓練從而培養(yǎng)和提高自己獨立工作能力，鞏固與擴充了課程所學的內(nèi)容，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。
在此感謝我們的兩位指導老師，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次課程設(shè)計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導。而老師開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。同時感謝對我?guī)椭^的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼.由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教。
（七）參考文獻
[1] 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第六版）.北京：國防工業(yè)出版社，2007
[2]羅衛(wèi)兵.Systemview 動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計 西安：西安電子科技大學出版社
[3]張輝，曹麗娜.通信原理學習輔導 西安：西安電子科技大學出版社，2003
[4]孫屹.SystemView通信仿真開發(fā)手冊 北京：國防工業(yè)出版社，2004
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