第一篇：ASK信號調(diào)制與解調(diào)實驗

學(xué) 生 實 驗 報 告

實驗室名稱：通信實驗室

課程名稱：數(shù)字傳輸技術(shù)

實驗名稱：ASK信號調(diào)制與解調(diào)實驗

指導(dǎo)教師：

成績：

一、實驗?zāi)康?/p>

1.理解ASK調(diào)制與解調(diào)的原理。

2.掌握使用MATLAB語言進(jìn)行ASK調(diào)制與解調(diào)的方法。

二、實驗原理

1.二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的數(shù)學(xué)模型

設(shè)基帶二進(jìn)制數(shù)據(jù)為an，g(t)為持續(xù)時間為Ts的高度為1的矩形脈沖，則二進(jìn)制數(shù)據(jù)的單極性矩形波形可以表示為：

s(t)??ang(t?nTs)

P?0,其中，an??

?1,1?PP為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流中“0”出現(xiàn)的概率。n2.二進(jìn)制幅移鍵控2ASK的調(diào)制

二進(jìn)制幅移鍵控2ASK的輸出波形e2ASK(t)是基帶單極性波形與角頻率為?c的正弦載波的乘積，即

e2ASK(t)?s(t)cos?ct 3.鍵控調(diào)制的物理實質(zhì)

鍵控調(diào)制的物理實質(zhì)是“波形替代”，在二進(jìn)制幅移鍵控中，二進(jìn)制1用持續(xù)時間為Ts的正弦波替代，二進(jìn)制0則使用零電平來表示。

4.二進(jìn)制幅移鍵控2ASK的解調(diào)

將接收到的ASK信號進(jìn)行包絡(luò)檢波，然后在最佳取樣時刻對檢波輸出進(jìn)行取樣，最后依據(jù)最佳判決門限作判決輸出，即可得出解調(diào)輸出。將解調(diào)輸出與發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就可計算出誤碼率來。

三、實驗內(nèi)容及要求

1.根據(jù)ASK調(diào)制和解調(diào)的原理，用一個腳本文件（Script File）來實現(xiàn)ASK信號的調(diào)制與解調(diào)的功能。設(shè)基帶數(shù)據(jù)速率為100bit/s，ASK載波頻率為1000Hz，仿真的系統(tǒng)采樣頻率為10000Hz，仿真時間為1s。信道的傳輸特性為850Hz到1150Hz的帶通型信道，信道中的噪聲為加性高斯噪聲。

提示：仿真時間為1s，基帶數(shù)據(jù)速率為100bit/s，則仿真的傳輸數(shù)據(jù)為100bit?？梢允褂肕atlab的rand函數(shù)來產(chǎn)生。系統(tǒng)的采樣頻率為10000Hz，其是載波頻率的10倍，因此一個載波周期中將有10個采樣點，使得作圖波形比較光滑。包絡(luò)檢波可以使用取絕對值并進(jìn)行低通濾波來實現(xiàn)。仿真中假設(shè)最佳取樣時刻是確定的，即接收機(jī)的定時提取被假定是理想的。仿真中加入噪聲，可使用noise=0.3*randn(1,10000)實現(xiàn)，修改加入噪聲的方差系數(shù)即可改變所加入噪聲的大小。

2.實驗結(jié)果中要求畫出如下圖形：

輸入基帶波形，ASK調(diào)制后輸出的波形，加入高斯白噪聲后的ASK波形，帶限信道的頻率響應(yīng)（幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)），加入噪聲后的ASK信號通過帶通信道的輸出波形，接收機(jī)包絡(luò)檢波的輸出波形，包絡(luò)檢波后經(jīng)過低通濾波器的輸出波形，包絡(luò)檢波后經(jīng)過低通濾波器的輸出波形所形成的眼圖，最終取樣判決輸出的數(shù)據(jù)波形。

四、程序代碼

Fs=10000;fc=1000;

%系統(tǒng)采樣頻率

%載波頻率fc=1000Hz %仿真時間1s t=0:1/Fs:1-1/Fs;

transdata=rand(1,100)>0.5;

%發(fā)送數(shù)據(jù)（單極性）

basebandwave=ones(100,1)*transdata;

%基帶速率為100bit/s，則1個bit期間采樣100次 basebandwave=reshape(basebandwave,1,10*1000);

figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,basebandwave);axis([0,1,-0.5,1.1]);

carrier=cos(2*pi*fc*t);

ASKout=basebandwave.*carrier;

%ASK調(diào)制輸出

subplot(3,1,2);plot(t,ASKout);axis([0,1,-1.5,1.5]);

noise=0.3*randn(1,10000);ASKandNoise=ASKout+noise;subplot(3,1,3);plot(t,ASKandNoise);axis([0,1,-1.5,1.5]);

fl=850;fh=1150;N=3;

%帶通信道參數(shù)850Hz~1150Hz，3階 %求解信道濾波器系數(shù) %作出信道頻率響應(yīng)圖 [B,A] = BUTTER(N,[fl,fh]./(Fs/2));figure(2);freqz(B,A,1000,10000);

ASKrec=filter(B,A,ASKout);% ASKrec=filter(B,A,ASKandNoise);figure(3);subplot(3,1,1);plot(t,ASKrec);axis([0,1,-1.5,1.5]);

jianbo=abs(ASKrec);

%包絡(luò)檢波

subplot(3,1,2);plot(t,jianbo);axis([0,1,-0.1,1.5]);[b,a] = BUTTER(3,150./(Fs/2));

%150Hz低通濾波器設(shè)計

LPFout=filter(b,a,jianbo);

%眼圖數(shù)據(jù) subplot(3,1,3);plot(t,LPFout);axis([0,1,-0.1,1.5]);LPFoutforeye=reshape(LPFout,200,50);

figure(4);plot(LPFoutforeye);

level=mean(LPFout);

%作出低通輸出信號的眼圖

sampleout=LPFout(100:100:10000);panjueout=sampleout>level;

error=sum(abs(panjueout-transdata))

figure(5);subplot(2,1,1);stairs(transdata);axis([0,100,-0.1,1.1]);

%作出發(fā)送數(shù)據(jù)的圖 title('transdata');subplot(2,1,2);stairs(panjueout);axis([0,100,-0.1,1.1]);

%接受病解調(diào)的輸出數(shù)據(jù)的圖 title('panjueout');

五、程序運行結(jié)果圖 10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.9110-100.10.20.30.40.50.60.70.80.9110-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91 圖1(a)輸入基帶波形；(b)ASK調(diào)制輸出；(c)加入高斯白噪聲后的ASK波形

0-50Magnitude(dB)-100-150-200-25005001000***03000Frequency(Hz)***00Phase(degrees)-200-400-600-80005001000***03000Frequency(Hz)***0 圖2 帶限信道的頻率響應(yīng) 10-101.510.5001.510.5000.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.20.30.40.50.60.70.80.91 圖3(a)加噪的ASK信號通過帶通信道的輸出；(b)接收機(jī)包絡(luò)檢波的輸出；(c)包絡(luò)檢波后經(jīng)過低通濾波器的輸出波形

0.80.70.60.50.40.30.20.***20140160180200 圖4 包絡(luò)檢波后經(jīng)過低通濾波器的輸出波形所形成的眼圖

transdata10.80.60.40.***708090100panjueout10.80.60.40.***708090100 圖5(a)發(fā)送的數(shù)據(jù)；(b)接收并解調(diào)的輸出數(shù)據(jù)

第二篇：模擬調(diào)制與解調(diào)(全)

通訊系統(tǒng)原理課程設(shè)計

設(shè)計題目：模擬調(diào)制/解調(diào) 姓

名：

院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專

業(yè)：電子信息工程專業(yè) 指導(dǎo)老師：薛艷茹 劉艷東

日期：2010年6 月12 日至 6 月18日

一 設(shè)計目的：通過MATLAB軟件實現(xiàn)模擬調(diào)制/解調(diào)。二 摘要：

根據(jù)調(diào)制信號的不同，可將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制的輸入信號為連續(xù)變化的模擬量，數(shù)字調(diào)制的調(diào)制信號是離散的數(shù)字量。在對調(diào)制進(jìn)行仿真模擬有帶通的和基帶的兩種選擇。帶通仿真的載波信號包含于傳輸模型中。由于載波信號的頻率遠(yuǎn)高于輸入信號，根據(jù)抽樣定理，抽樣頻率必須至少大于兩倍的載波頻率才能正確地恢復(fù)信號，因此對高頻信號的模擬仿真效率低、速度慢。為了加速模擬仿真，一般使用基帶仿真，也稱為低通對等方法?；鶐Х抡媸褂脦ㄐ盘柕膹?fù)包絡(luò)

關(guān)鍵字：MATLAB 基帶調(diào)制與解調(diào) 帶通模擬調(diào)制與解調(diào)

三 所需MATLAB函數(shù)：

在MATLAB的函數(shù)庫中，每一個通帶調(diào)制/解調(diào)函數(shù)也有一個基帶調(diào)制/解調(diào)函數(shù)與其對應(yīng)： 基帶函數(shù) 帶通函數(shù) 函數(shù)功能

amod amodce 模擬調(diào)制

ademod ademod 模擬調(diào)制 dmod ddemod 數(shù)字調(diào)制 ddemod ddemod 數(shù)字調(diào)制 modmap modmap 數(shù)字映射 demodmap demodmap 數(shù)字逆映射

其中可選用的模擬調(diào)制/解調(diào)方式為' DSB-SC AM' ,' DSB-TC AM ','SSB AM','QAM','FM'和'PM';可選的數(shù)字調(diào)制/解調(diào)，數(shù)字映射/逆映射的方式為'ASK'，'QASK'，'QASK/CIRCLE'，'QASK/ARB'，'FSK'，'PSK'和'sample'。sample函數(shù)可以改變輸入數(shù)據(jù)的抽樣速率，是一種支持調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用。

四 帶通模擬調(diào)制與解調(diào)

模擬調(diào)制通常分為：幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)。幅度調(diào)制又可分為常規(guī)幅度調(diào)制(AM)、抑制雙邊帶幅度調(diào)制(DSB-AM)、抑制單邊帶幅度調(diào)制(SSB-AM)和正交幅度調(diào)制(QAM)等。解調(diào)就是從調(diào)制信號中提取消息信號。解調(diào)過程與利用何種解調(diào)方式有關(guān)。在模擬調(diào)制的仿真中包含兩個頻率：載波頻率 fc和仿真的采樣頻率 fs。這里我們主要用matlab進(jìn)行正交幅度調(diào)制與解調(diào)的仿真

正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制信號為：

u(t)?mI(t)cos(2?fct??c)?mQ(t)sin(2?fc??c)?c

其中mI(t)為同相信號，mQ(t)為正交信號，fc是載波頻率(單位赫茲Hz)，是初始相位。正交幅度調(diào)制過程如圖所示。對應(yīng)的解調(diào)過程如圖

正交幅度調(diào)制框圖

正交幅度調(diào)制的解調(diào)框圖

帶通模擬調(diào)制/解調(diào)函數(shù)：

(1)帶通模擬調(diào)制函數(shù)amod()格式：y=amod(x,Fc,Fs,method…)

功能：用載波為Fc(Hz)的信號來調(diào)制模擬信號x，采樣頻率為Fs(Hz)，F(xiàn)c > Fs。變量Fs可以是標(biāo)量也可以為一個二維的矢量。二維矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為調(diào)制載波的初相，初相以弧度表示，默認(rèn)值為0。根據(jù)采樣定理，采樣頻率必須大于或等于調(diào)制信號最高頻率的兩倍。

(2)帶通模擬解調(diào)函數(shù)ademod()格式：z=ademod(y,Fc,Fs,method...)功能：對載波為Fc的調(diào)制信號y進(jìn)行解，采樣頻率Fs，F(xiàn)c>Fs。它是amod函數(shù)的逆過程，amod與ademod選擇的調(diào)制方式必須相同，否則不容易正確復(fù)制出源信號。該函數(shù)在解調(diào)中用到一個低通濾波器，低通濾波器傳輸函數(shù)的分子、分母由輸入?yún)?shù)num、den指定，低通濾波器的采樣時間等于1/Fs。當(dāng)num=0或缺省時，函數(shù)使用一個默認(rèn)的巴特沃斯低通濾波器，可由[num,den]=butter(5,Fc*2/Fs)生成。

五 基帶調(diào)制與解調(diào)

基帶仿真，也稱低通對等方法，使用帶通信號的復(fù)包絡(luò)作為輸入信號。設(shè)B為原始信號帶寬，基帶仿真要求仿真抽樣率大于或等于2B，而一般的有 B<

● 相干解調(diào)

接收信號z(t)的同相和正交分量為：

j2?(zI(t)?jzQ(t)?z(t)e

● 非相干解調(diào)

非相干解調(diào)可以應(yīng)用于 DSB-SC AM、DSB-TC AM、FM 和 PM。對于AM調(diào)制，非相干解調(diào)可以使用包絡(luò)檢測法。

?)fc?f?c)?j(???其中fc和?

分別是載波信號的頻率和相位。利用z(t)的估值可以恢復(fù)信號u(t)1．基帶模擬調(diào)制函數(shù)amodce()格式：y=amodce(x,Fs,method,···)功能：對輸入信號x進(jìn)行調(diào)制，輸出復(fù)包絡(luò)信號。輸入輸出的采樣頻率為Fs(Hz)。輸出y為一個復(fù)矩陣。Fs可以是標(biāo)量也可以為二維的矢量。二維矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為載波信號的初相，初相以弧度表示，默認(rèn)值為0。字符串變量method指定所用的調(diào)制方式

2．基帶模擬解調(diào)函數(shù)ademodce()格式：z =ademodce(y,Fs,method…)

功能：對接收的復(fù)包絡(luò)信號y進(jìn)行解調(diào)，y的采樣頻率為Fs(Hz)。Fs可為標(biāo)量也可以為二維矢量。矢量中第一個值為采樣頻率，第二個值為調(diào)制載波的初相，初相為弧度表示，且默認(rèn)值為 0。采樣頻率必須與調(diào)制中所用的采樣頻率一致，但初相可以不一致。

函數(shù)在解調(diào)中可使用低通濾波器，低通濾波器傳輸函數(shù)的分子、分母分別由輸入?yún)?shù)num和den指定,低通濾波器的采樣時間為1/Fs 秒。當(dāng)num=0或缺省時，該函數(shù)將不使用低通濾波器。字符串變量method指定所用的調(diào)制方式

六 使用MATLAB模擬信號調(diào)制與解調(diào)。

1.帶通調(diào)制與解調(diào)MATLAB程序如下：

Fs=100;

%采樣頻率

Fc=15;

%載波頻率

t=0:0.025:2;

%采樣時間

x=sin([pi*t',2*pi*t']);

%信號

y=amod(x,Fc,Fs,'qam');

%正交幅度調(diào)制

z=ademod(y,Fc,Fs,'qam');

%正交幅度解調(diào)

plot(t,x(:,1),'-',t,z(:,1),'--')

%繪制調(diào)制信號

hold;plot(t,x(:,2),'-o',t,z(:,2),'--*')

%繪制調(diào)制信號 matlab仿真后效果圖

2.基帶調(diào)制解調(diào)MATLAB程序：

Fs=100;

%信號采樣頻率

t=[0:1/Fs:5]';

%信號采樣時間

x=[sin(2*pi*t),.5*cos(5*pi*t),sawtooth(4*t)];

%輸入信號原

y=amodce(x,Fs,'fm');

%調(diào)制

z=ademodce(y,Fs,'fm');

%解調(diào)

subplot(2,1,1);plot(x);

%繪制源信號

subplot(2,1,2);plot(z);

%繪制調(diào)制解調(diào)后的信號 程序運行得到的信號源和解調(diào)信號的波形圖：

七 心得體會

通信原理是電子信息工程通信方向最主要的專業(yè)課程之一，通過在課堂上對理論知識的學(xué)習(xí)，我們了解到現(xiàn)代通信的基本方式以及其原理。然而，如何將理論在實踐中得到驗證和應(yīng)用，是我們學(xué)習(xí)當(dāng)中的一個問題。而通過本次課程設(shè)計，我們在強(qiáng)大的MATLAB平臺上對數(shù)字信號的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了一次仿真，有效的完善了學(xué)習(xí)過程中實踐不足的問題，同時進(jìn)一步鞏固了原先的基礎(chǔ)知識。

通過這次的課程設(shè)計，我們對信息和通信系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，尤其是在系統(tǒng)設(shè)計方面，盡管是非?；A(chǔ)的2ASK調(diào)制與解調(diào)的傳輸，也是經(jīng)過若干設(shè)備協(xié)同工作，才能保證信號有效傳輸，而小到僅僅是一個參數(shù)，都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法正常運行。

另一方面，我們通過本次的課程設(shè)計，著實領(lǐng)教了MATLAB矩陣實驗室強(qiáng)大的功能和實力。通過在SIMULINK環(huán)境下對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計與仿真，使我們獲得兩方面具體經(jīng)驗，第一是MATLAB中SIMULINK功能模塊的使用方法，第二是圖形化和結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)設(shè)計方法。這些經(jīng)驗雖然并不高深，但是對于剛?cè)腴T的初學(xué)者來說，對以后步入專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計或研發(fā)無疑具有重大的意義。

自從因特網(wǎng)把我們領(lǐng)進(jìn)信息時代開始，人類的歷史翻開了璀璨的一頁。隨著信息的飛速發(fā)展，通信原理也隨之崛起。從而，使得培養(yǎng)新世紀(jì)的技術(shù)人才顯得分外重要。

在學(xué)習(xí)通信原理理論基礎(chǔ)后，我們又在此基礎(chǔ)上通過利用MATLAB仿真真正的看到了通信中傳輸信息的一系列的問題。比如說要使信號不失真的能夠傳輸?shù)浇邮斩司鸵紤]很多的因數(shù)。在發(fā)送端要注意噪聲的加入，盡量的減少噪聲進(jìn)入信道中，以免在接收端使信號失真度過大而不能夠恢復(fù)成原來的信號。而在接收端，采用哪種解調(diào)方式能夠更好的恢復(fù)出原來的信號。

這次的課程設(shè)計使我收益頗豐，對通信原理有了新的認(rèn)識。

Analog modulation/demodulation

Summary

According to the different modulated signal,the modulation can be divided into analog and digital modulation.Analog input signal for continuous modulation of the analog and digital changes is discrete modulation of the modulated signal of the digital quantity.In the simulation of modulation is simulated and baseband bandpass two choices.Band-pass simulation of signal transmission carrier contained in model.Because the frequency modulated signal input signal, far higher sampling theorem, sampling frequency according to at least than twice as the carrier frequency can properly restore signals, thus the simulation of the high frequency signal low efficiency and speed.In order to speed up the simulation, generally using baseband simulation, also called low-pass equivalence method.Keywords: MATLAB Analog modulation/demodulation 八 參考文獻(xiàn)

通訊原理教程

樊昌信 編著

電子工業(yè)出版社

MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真

孫亮 主編

北京工業(yè)大學(xué)出版社

第三篇：通信原理教案 實驗五 FSK調(diào)制解調(diào)實驗

實驗五 FSK 調(diào)制解調(diào)實驗

(理論課:教材第七章P180--185）

實 驗 內(nèi) 容

1.頻率鍵控（FSK）調(diào)制實驗 2.頻率鍵控（FSK）解調(diào)實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.理解FSK調(diào)制的工作原理及電路組成。2.理解利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實現(xiàn)方法。

二、實驗電路工作原理

TP901 TP904TP90832KHz選頻 32KHz方波12TP906TP907輸出時鐘K901D/A TP902模相FSKTP909擬加12解調(diào)整 開器(4046形16KHz方波12關(guān)FSK調(diào)制輸出鎖相環(huán)輸 K902D/AK906解調(diào))出 TP903TP90

5PN2K1 F832K904WMCLK 213WMDATA

K903

圖2-1 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖

數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性能較強(qiáng)，因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來傳遞數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)頻信號可以分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。若兩個振蕩頻率分別由不同的獨立振蕩器提供，它們之間相位互不相關(guān)，這就叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻信號；若兩個振蕩頻率由同一振蕩信號源提供，只是對其中一個載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。

本實驗電路中，由實驗一提供的載頻頻率經(jīng)過本實驗電路分頻而得到的兩個不同頻率的載頻信號，則為相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。

（一）FSK調(diào)制電路工作原理

FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖2-1所示；圖2-2是它的調(diào)制電路電原理圖。

輸入的基帶信號由轉(zhuǎn)換開關(guān)K904轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號為“1”時，模擬開關(guān)1打開，模擬開關(guān)2關(guān)閉，此時輸出f1=32KHz，當(dāng)基帶信號為“0”時，模擬開關(guān)1關(guān)閉，模擬開關(guān)2開通。此時輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號。

電路中的兩路載頻(f1、f2）由內(nèi)時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過開關(guān)K901，K902送入。兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關(guān)U901∶A與U901∶B(4066)。

（二）FSK解調(diào)電路工作原理 FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價格低廉，體積小，所以得到了越來越廣泛的應(yīng)用。解調(diào)電路電原理圖如圖2-3所示。

FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡單的，只要在設(shè)計鎖相環(huán)時，使

它鎖定在FSK的一個載頻f1上，對應(yīng)輸出高電平，而對另一載頻f2失鎖，對應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號序列。

FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了MC14046。

壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計在32KHz。圖2-3中R924、R925、CA901主要用來確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R929、C904構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán)路性能指標(biāo)的要求。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計應(yīng)在滿足捕捉時間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。

當(dāng)輸入信號為16KHz時，環(huán)路失鎖。此時環(huán)路對16KHz載頻的跟蹤破壞?？梢姡h(huán)路對32KHz載頻鎖定時輸出高電平，對16KHz載頻失鎖時就輸出低電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，使它對32KHz鎖定，對16KHz失鎖，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見圖2-4所示。

三、實驗內(nèi)容

測試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901—TP909各測量點波形，并作詳細(xì)分析。

1．按下按鍵開關(guān)： K01、K02、K900。

2．跳線開關(guān)設(shè)置： K9012–

3、K9022–3。K903:1-2 3 K9041–

2、2KHz的偽隨機(jī)碼，碼序列為：*** 做FSK解調(diào)實驗時，K9041–

2、K9031–2。K905：1－2 3－4K906:2-3 K907:1-2 3．在CA901插上電容，使壓控振蕩器工作在32KHz，電容在1800Pf?2400Pf之間。

4．注意選擇不同的數(shù)字基帶信號的速率。有1110010碼(2KHz)、1010交替碼(8KHz)。由信號轉(zhuǎn)接開關(guān)K904進(jìn)行選擇。

5．接通開關(guān)K906“2”和“3”腳，輸入FSK信號給解調(diào)電路，注意觀察“1”“0”碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。

6．觀察FSK解調(diào)輸出TP907～TP909波形，并作記錄，并同時觀察FSK調(diào)制端的基帶信號，比較兩者波形，觀察是否有失真。

四、測量點說明

TP901：32KHz載頻信號，由K901的1與2相連，可調(diào)節(jié)電位器W901改變幅度。

TP902：16KHz載頻信號，由K902的1與2相連，可調(diào)節(jié)電位器W902改變幅度。

TP903：作為F = 2KHz或8KHz的數(shù)字基帶信碼信號輸入，由開關(guān)K904決定。K904 的1與2相連：碼元速率為2KHz的***碼；K904的2與3相連：碼元速率為8KHz的10101010碼。

TP904：32KHz基帶FSK調(diào)制信號輸出。TP905：16KHz基帶FSK調(diào)制信號輸出。

TP906：FSK調(diào)制信號疊加后輸出，送到FSK解調(diào)電路的由輸入開關(guān)K905控制。

TP907：FSK解調(diào)信號輸入。由FSK解調(diào)電路的輸入開關(guān)K906的2與3腳接入

TP908：FSK解調(diào)電路工作時鐘，正常工作時應(yīng)為32KHz左右，頻偏不大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器W903或W904和改變CA901的電容4 值。

TP909：FSK解調(diào)信號輸出，即數(shù)字基帶信碼信號輸出，波形同TP903。注：在FSK解調(diào)時，K904只能是1與2相連，即解調(diào)出碼元速率為2KHz的***碼。K904的2與3腳不能相連，否則FSK解調(diào)電路解調(diào)不出此時的數(shù)字基帶信碼信號，因為此時F = 8KHz，fc2 = 16KHz，所以不滿足4F ≤ fc1的關(guān)系，因為此時它們的頻譜重疊了。所以在此項實驗做完后，應(yīng)注意把開關(guān)K904設(shè)置成1與2相連接的位置上。

五、討論思考題

1.畫出測試點的各點波形。

2.寫出改變4046的哪些外圍元件參數(shù)對其解調(diào)正確輸出有影響? 3.采用鎖相環(huán)解調(diào)時，其輸出信號序列與發(fā)送信號序列相比有否產(chǎn)生延遲?

六、實測各點波形

1、FSK頻率鍵控調(diào)制電路的工作波形

（上圖）：TP901：32KHz載頻信號（下圖）：TP902：16KHz載頻信號

TP903： 2KHz數(shù)字基帶信碼信號

圖理原電路電制調(diào)KSF 2－2圖 8

圖理原電路電調(diào)解KSF 3－2圖 TP9010t32KHz載頻fC1輸入TP9020t16KHz載頻fC2輸入TP9030TP9041110010tt信碼032KHz載頻fC1輸出TP9050t16KHz載頻fC2輸出TP9060t合路后FSK輸出 圖2-4 FSK調(diào)制原理波形圖

上圖 TP904：32KHz載頻FSK調(diào)制信號 K905 1-2 3-4 全部斷開后測出 下圖 TP905：16KHz載頻FSK調(diào)制信號

TP906：FSK調(diào)制疊加后輸出信號 K905 1-2 3-4 測出

2、FSK頻率鍵控解調(diào)電路的工作波形 K906 2-3

TP907：FSK解調(diào)信號輸入。同TP906 10

TP908：FSK解調(diào)電路32KHz工作時鐘，TP909：FSK解調(diào)輸出 的2KHz數(shù)字基帶信碼 同TP903

第四篇：通信原理課程設(shè)計-2psk調(diào)制與解調(diào)

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基于MATLAB-Simulink的2PSK仿真

摘要 :Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。

本文主要是以simulink為基礎(chǔ)平臺，對2PSK信號的仿真。首先有關(guān)通信的緒論，然后文章第一章是課程設(shè)計的要求。第二章是對2PSK信號調(diào)制及解調(diào)原理的詳細(xì)說明；第三章是本文的主體也是這個課題所要表現(xiàn)的主要內(nèi)容2PSK信號的仿真部分，調(diào)制和解調(diào)都是simulink建模的的方法及參數(shù)設(shè)置。

本文的主要目的是對simulink的熟悉和對數(shù)字通信理論的更加深化和理解。關(guān)鍵詞：2PSK；調(diào)制與解調(diào)；simulink；

I

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目錄

第一章 緒論.........................................................................................................................................................1 1.1通信技術(shù)背景........................................................................................................................................1 1.2 課程設(shè)計的目的...................................................................................................................................1 1.3 課程設(shè)計的基本任務(wù)和要求...............................................................................................................1 1.4 MATLAB/Simulink的簡介..................................................................................................................2 第二章 2psk信號的調(diào)制與解調(diào)原理................................................................................................................3 2.1數(shù)字調(diào)制的基本原理............................................................................................................................3 2.2二進(jìn)制相移鍵控....................................................................................................................................3 第三章 實驗仿真與結(jié)果分析...........................................................................................................................7 3.1調(diào)制部分................................................................................................................................................7 3.1.1 Simulink中2PSK調(diào)制的模塊框圖........................................................................................7 3.1.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置...................................................................................................................7 3.1.3 調(diào)制系統(tǒng)中各模塊的波形.......................................................................................................8 3.1.4結(jié)果分析....................................................................................................................................8 3.2解調(diào)部分................................................................................................................................................9 3.2.1解調(diào)模塊框圖............................................................................................................................9 3.2.2 各模塊參數(shù)設(shè)置.......................................................................................................................9 3.2.3 各模塊的波形.............................................................................10 3.2.4結(jié)果分析...................................................................................................................................11 3.3加入高斯白噪聲的調(diào)制與解調(diào)...........................................................................................................11 3.3.1系統(tǒng)框圖3-3-1........................................................................................................................11 3.3.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置..................................................................................................................11 3.3.3 示波器得到的波形.................................................................................................................13 3.3.4結(jié)果分析..................................................................................................................................14 第四章 結(jié)束語.................................................................................................................................................15 參考文獻(xiàn).............................................................................................................................................................16

II

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第一章 緒論

1.1通信技術(shù)背景

通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。

現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、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。

數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機(jī)連接等優(yōu)點。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個通信領(lǐng)域中所占比重日益增長，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對通信的要求越來越高，各種技術(shù)會不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來。到那時人們的生活將越來越離不開通信。

1.2 課程設(shè)計的目的

通信原理是電子信息工程通信方向的一門骨干的專業(yè)課，是通信方向后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)。掌握通信原理課程的知識可使學(xué)生打下一個堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng)問題能力和素質(zhì)。由于通信原理理論深、實踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計，對學(xué)生掌握本專業(yè)的知識、提高其基本能力是非常重要的。

通信課程設(shè)計的目的是為了學(xué)生加深對所學(xué)的通信原理知識理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。使學(xué)生能比較扎實地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實踐訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決問題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。

1.3 課程設(shè)計的基本任務(wù)和要求

本次課程設(shè)計的基本任務(wù)：

使學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計掌握通信中常用的信號處理方法，能夠分析簡單通信系統(tǒng)的性能。使學(xué)生掌握

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通信電路的設(shè)計方法，能夠進(jìn)行設(shè)計簡單的通信電路系統(tǒng)。了解通信工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向。與運用學(xué)過的MATLAB基本知識，熟悉MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺的使用。

課程設(shè)計中必須遵循下列要求：

利用通信原理中學(xué)習(xí)的理論知識，在Simulik仿真平臺中設(shè)計出各種調(diào)制系統(tǒng)，并按題目要求運行、檢測系統(tǒng)仿真結(jié)果。構(gòu)建調(diào)制電路，并用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號頻譜的變化。再以調(diào)制信號為輸入，構(gòu)建解調(diào)電路，用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號頻譜的變化。在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸：用高斯白噪聲模擬有線信道，并且分析高斯噪聲對信號的影響。要求編寫課程設(shè)計論文，正確闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。

1.4 MATLAB/Simulink的簡介

Simulink提供了一套預(yù)定義模塊，加以組合即可創(chuàng)建詳細(xì)的系統(tǒng)框圖。Simulink 庫瀏覽器包含系統(tǒng)建模常用的模塊庫。其中包括：連續(xù)和離散動態(tài)模塊，如積分和單位延遲；算法模塊，如 Sum（加法）、Product（乘法）和 Lookup Table（查找表）等；結(jié)構(gòu)模塊，如 Mux、Switch 和 Bus Selector 等，無論是使用這些模塊，還是將手寫 MATLAB、C、Fortran 或 Ada 代碼融合到模型時，均可構(gòu)建自定義函數(shù)。借助于 Simulink 附加產(chǎn)品，可以加入航空、通信、PID 控制、控制邏輯、信號處理、視頻和圖像處理以及其他應(yīng)用的專業(yè)化組件。有了附加產(chǎn)品，還可以利用機(jī)械、電氣和液壓組件來構(gòu)建物理系統(tǒng)模型。Simulink 編輯器可用于全面控制模型中的內(nèi)容和操作。

Simulik是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指Simulik提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。

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第二章 2psk信號的調(diào)制與解調(diào)原理

2.1數(shù)字調(diào)制的基本原理

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(yīng)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(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。

圖 2-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK 或DPSK)。

2.2二進(jìn)制相移鍵控

在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號.通常用已調(diào)信號載波的 0°和 180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0.二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為e2PSK(t)= g(t-nTs)]cosωct（公式2-2-1）其中, an與2ASK和2FSK時的不同,在2PSK調(diào)制中,an應(yīng)選擇雙極性,即

（公式2-2-2）

（公式2-2-3）

若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時,則有e2PSK(t)=cosωct, 發(fā)送概率為P-cosωct, 發(fā)送概率為1-P由式(2-2-3)可看出,當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號1時,已調(diào)信號e2PSK(t)取0°相位,發(fā)送二進(jìn)

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制符號0時,e2PSK(t)取180°相位.若用φn表示第n個符號的絕對相位,則有φn= 0°, 發(fā)送 1 符號180°, 發(fā)送 0 符號。這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制絕對移相方式.二進(jìn)制相移鍵控信號的典型時間波形如圖2-2所示。

圖 2 – 2 二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形

二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 25所示.當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180°倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯.（a）

（b）

圖 2-3 2PSK信號的調(diào)制原理圖

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圖 2-4 2PSK信號的解調(diào)原理圖

圖 2-

52PSK信號相干解調(diào)各點時間波形

這種現(xiàn)象通常稱為“倒π”現(xiàn)象.由于在2PSK信號的載波恢復(fù)過程中存在著180°的相位模糊,所以2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機(jī)的“倒π”現(xiàn)象,從而使得2PSK方式在實際中很少采用.成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告

圖2-6過零檢測法原理圖和各點波形

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第三章 實驗仿真與結(jié)果分析

3.1調(diào)制部分

3.1.1 Simulink中2PSK調(diào)制的模塊框圖

圖3-1-1

利用巴克碼（取值為+1或-1）和基本的正弦信號相乘得到2psk的調(diào)制波

3.1.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置

圖3-1-2 正弦載波的參數(shù)設(shè)置

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圖3-1-3 碼長為2，取樣時間為0.00001s的巴克碼設(shè)置

3.1.3 調(diào)制系統(tǒng)中各模塊的波形

圖3-1-4 巴克碼波形

圖3-1-5 幅度為2頻率為1M的正弦波

圖3-1-6 通過相乘器調(diào)制后的波形

3.1.4結(jié)果分析

利用巴克碼與正弦載波相乘得到了調(diào)制的波形如圖3-1-6所示。巴克碼的取值為1時，調(diào)制波為初

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相為0開始的正弦波。巴克碼值為-1時，調(diào)制波為倒向的正弦波。這樣，通過巴克碼與正弦波得到了調(diào)制波。

3.2解調(diào)部分

3.2.1解調(diào)模塊框圖

圖3-2-1 2psk的解調(diào)模塊

3.2.2 各模塊參數(shù)設(shè)置

圖3-2-2

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圖3-2-3 3.2.3 各模塊的波形

圖3-2-4 原巴克碼波形

圖3-2-5 調(diào)制后的波形

圖3-2-6 調(diào)制波與原始載波相乘后

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圖3-2-7 通過低通濾波器后的波形

圖3-2-8 解調(diào)恢復(fù)出的波形

3.2.4結(jié)果分析

利用3.1得到的調(diào)制波作為輸入，與基本原始載波相乘得到如圖3-2-6的波形。此波形通過低通濾波器后得到低通信號圖3-2-7，取樣判決器先取樣再進(jìn)行門限判決，得到恢復(fù)的信號圖3-2-8即為解調(diào)信號。

3.3加入高斯白噪聲的調(diào)制與解調(diào)

3.3.1系統(tǒng)框圖3-3-1

圖3-3-1

3.3.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置

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圖3-3-2 高斯白噪聲參數(shù)

圖3-3-3 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置

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圖3-3-4 誤碼率計算器設(shè)置

3.3.3 示波器得到的波形

（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

圖3-3-5 scope成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告

（a）

（b）

（c）

圖3-3-6 scope 其余模塊的參數(shù)設(shè)置與前面相同模塊一樣。3.3.4結(jié)果分析

加入高斯白噪聲的調(diào)制波的解調(diào)需要在與載波相乘前先用帶通濾波器濾去部分噪聲。通過帶通濾波器后的波形如圖3-3-5中的（c）圖所示，可以看出相對于沒有加噪聲的調(diào)制波來說，此圖還是有一定的誤碼。又因為通過了兩個濾波器，判決出的波形顯然與原巴克碼的波形有一些時延，但是最終沒有誤碼，所以誤碼率顯示為0。

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第四章 結(jié)束語

半個多月的課程設(shè)計，在此就要寫下結(jié)束語?；厥走@段時間的準(zhǔn)備，感覺自己學(xué)到與收獲的不僅僅是課程設(shè)計的完成更是通信原理知識的加深與理解。

首先自己對2PSK的調(diào)制與解調(diào)的原理更加理解了。2PSK的調(diào)制可以使用相位選擇器也可以用乘法器。如果使用相位選擇器需要使用兩個頻率相同幅值大小相同互為相反數(shù)的載波信號，巴克碼輸出+1或-1，選擇器來選擇不同載波再拼在一起就能得到調(diào)制波形。如果使用乘法器，直接把巴克碼與載波相乘就好。雖然兩種方法得到的調(diào)制波形沒有什么區(qū)別，但是原理卻大相徑庭。第一種方法得到的波形是拼在一起的，而第二種才是平順又載波而來的。在老師檢查前我并沒有意識到這個問題，進(jìn)過一番討論我才意識到這個問題。

2PSK的解調(diào)原理也并不困難。加入噪聲后，需要把調(diào)制后的波先通過帶通濾波器濾去大部分噪聲。再與原來的載波相乘，得到幅值的一部分完全在橫坐標(biāo)上或下的正弦波。然后通過一個低通濾波器得到原巴克碼的大致波形，最后通過一個判決器得到完整平滑的波形即為解調(diào)波。但是問題來了，兩個濾波器的參數(shù)應(yīng)該怎么設(shè)置呢？

由于老師要求載波頻率1Mhz、碼元速率100Khz，所以采樣時間最好是載波頻率的100倍，但是我們開始沒有意識到這個問題，把濾波器上的采樣時間設(shè)置在和載波速率一樣，所以濾波器始終不能濾掉噪聲。然后把帶通濾波器的通頻帶設(shè)置在載波頻率的左右，但是上下頻差最好不要超過0.3Mhz這樣就能濾出噪聲。通過低通濾波器的波是調(diào)制波與原載波相乘后的波形，所以它的自然也減半。低通濾波器的通帶0.5M，所以采樣頻率也低于50M。

在上述框架上加上誤碼率計算模塊與頻譜分析模塊就能得到完整的調(diào)制解調(diào)與分析的系統(tǒng)框圖。此次課程設(shè)計的原理是我們在書本上學(xué)到的，MATLAB中simulink仿真過程卻是這一次動手得來的。以前自己只是用simulink做過自控原理的簡單反饋仿真，多數(shù)的功能都不清楚。在課程設(shè)計的過程中我遇到了許多問題，有同學(xué)、老師的幫助我才得以順利完成。

成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告

參考文獻(xiàn)

[1] 黃葆華 楊曉靜 呂晶 編著，《通信原理》，西安電子科技大學(xué)出版社，2012 [2] 吳冰冰 編著，《通信原理》，北京大學(xué)出版社，2013 [3] 孫屹 吳磊編著, 《Simulink通信仿真開發(fā)手冊》,國防工業(yè)出版社,2003 [4] 邵佳 董晨輝編著，《MATLAB/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真實例精講》，電子工業(yè)出版社 2009 [5] 石良臣 編著，《MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真超級學(xué)習(xí)手冊》，人民郵電出版社,2014

成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計報告

第五篇：南昌大學(xué)通信原理綜合設(shè)計實驗FSK PSK調(diào)制與解調(diào) 實驗報告

實 驗 報 告

課程名稱： 通信原理綜合設(shè)計實驗 指導(dǎo)老師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級：

2016年 06月 16日 實驗一 7位偽隨機(jī)碼1110010設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解數(shù)字信號的波形特點

2、掌握D觸發(fā)器延時設(shè)計數(shù)字電路的原理及方；

3、熟悉Multisim 13.0軟件的使用

二、設(shè)計要求

設(shè)計7位偽隨機(jī)碼1110010，要求輸出波形沒有毛刺和抖動，波形穩(wěn)定效果較好，可用于后續(xù)的綜合設(shè)計實驗。

三、實驗原理與仿真電路及結(jié)果

要求產(chǎn)生7位偽隨機(jī)碼，根據(jù)M=2-1=7,所以n=3，需要3個D觸發(fā)器，在32KHz正弦波或方波的時鐘信號觸發(fā)下，第三個D觸發(fā)器輸出端產(chǎn)生1110010的7位偽隨機(jī)絕對碼。仿真電路及波形結(jié)果如下：

n

圖

一、7位偽隨機(jī)碼1110010產(chǎn)生電路

圖

二、7位偽隨機(jī)碼1110010波形

觀察結(jié)果波形發(fā)現(xiàn)，偽隨機(jī)碼波形頻率較之信號源波形（32KHz）減小了，但幅值不變?nèi)詾?v.四、實驗心得與體會

本實驗原理較為簡單，在大二上學(xué)期的《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，且實驗前老師也給出了電路，故完成實驗只需要簡單的搭建仿真電路即可，產(chǎn)生正確的隨機(jī)碼波形也為后兩個設(shè)計實驗做好準(zhǔn)備。通過本次設(shè)計實驗，我重新復(fù)習(xí)了數(shù)字電路邏輯設(shè)計中的D觸發(fā)器產(chǎn)生特定數(shù)字序列的知識，同時也熟練了Multisim軟件的使用，為后續(xù)綜合設(shè)計實驗打下基礎(chǔ)。

實驗二 2FSK調(diào)制、解調(diào)電路綜合設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握2FSK調(diào)制和解調(diào)的工作原理及電路組成

2、學(xué)會低通濾波器和放大器的設(shè)計

3、掌握LM311設(shè)計抽樣判決器的方法、判決門限的合理設(shè)定

4、進(jìn)一步熟悉Multisim13.0的使用

二、設(shè)計要求

設(shè)計2FSK調(diào)制解調(diào)電路，載波f1=128KHz，f2=256KHz，基帶信號位7位偽隨機(jī)絕對碼（1110010）要求調(diào)制的信號波形失真小，不會被解調(diào)電路影響，并且解調(diào)出來的基帶信號盡量延時小、判決準(zhǔn)確。

三、實驗電路與結(jié)果

? 實驗總電路圖

圖

一、FSK調(diào)制、解調(diào)總電路 ? 調(diào)制電路

1）實驗所用的128KHz和256KHz載波正弦信號由對應(yīng)頻率的方波通過高低通濾波得到，子電路如下：

圖

二、128KHz正弦載波信號生成電路

圖

三、256KHz正弦載波信號生成電路

2）實驗基帶信號7位偽隨機(jī)碼子電路（同實驗一）如下：

圖

四、基帶信號1110010生成子電路

3）128KHz、256KHz載波信號、基帶信號、已調(diào)信號波形：

圖

五、載波、基帶及已調(diào)信號波形 ? 解調(diào)電路

1）解調(diào)部分電路如下：

圖

六、FSK解調(diào)電路

以上電路中，解調(diào)運用的仍是4066芯片的開關(guān)特性來實現(xiàn)：將已調(diào)信號接入4066中并分別用128KHz、256KHz的信號源方波“識別”出已調(diào)信號中的128KHz和256KHz頻率的正弦信號，然后經(jīng)過兩個相同的32KHz（生成偽隨機(jī)碼的信號源頻率）的低通濾波器，濾出含有基帶信號的“混合”波形，最后將這兩路信號接入LM311比較器，根據(jù)課本知識，這一步實現(xiàn)的是兩路信號的比較，誰大輸出誰，最終輸出解調(diào)信號。

電路中，LM311比較器處接了兩個上拉電阻（R9、R10）和下拉電阻（R25），作用分別是使解調(diào)信號可正常輸出和矯正美觀解調(diào)波形。另32KHz的低通濾波器電路及最終所得的解調(diào)信號波形見下圖：

圖

七、32KHz低通濾波器

圖

八、FSK解調(diào)信號與基帶信號波形對比

觀察波形結(jié)果發(fā)現(xiàn)，信號得到了較好的解調(diào)，基本恢復(fù)了基帶信號（上方為基帶信號，下方為解調(diào)信號）。不過解調(diào)信號與基帶信號存在一定的延時，這可能是由電路中的某些器件引起的，如：電路中4066、LM311芯片的觸發(fā)可能導(dǎo)致信號延時；濾波電路中，電阻和電容也可能對相位產(chǎn)生影響，使信號延時?？傮w來說，F(xiàn)SK對基帶信號的調(diào)制和解調(diào)結(jié)果是比較合理的，實驗具有一定的準(zhǔn)確性。

四、實驗心得體會：

本實驗是FSK調(diào)制與解調(diào)的綜合性設(shè)計實驗，首先載波信號調(diào)用實驗一中的方波高低通生成正弦波方法得到，基帶信號調(diào)用實驗四中的偽隨機(jī)碼方法生成。另外實驗增加的難度在于，運用4066和LM311芯片實現(xiàn)已調(diào)信號的解調(diào)。首先充分利用了4066芯片的開關(guān)特性，“識別”出已調(diào)信號中兩個載波頻率的波形并進(jìn)行低通濾波得到兩路初解調(diào)信號，然后利用LM311芯片完成兩路信號的比較，同課本介紹的包絡(luò)檢波一樣，誰大輸出誰，完成信號的解調(diào)。實驗完成后，我思考的問題是，為什么要通過比較器來得到解調(diào)信號。我的理解是：4066開關(guān)電路不像實驗五中的科斯塔斯環(huán)一樣鎖定頻率精準(zhǔn)，鎖住了頻率即輸出1，否則輸出0。對于128KHz的信號，利用256KHz的方波控制開關(guān)也同樣會有部分信號流過，且這部分信號低通濾波較難濾除干凈，所以采用比較信號大小的方法來決定信號的輸出，剔除掉這部分干擾信號完成解調(diào)。本實驗的綜合和性較強(qiáng)，且電路成分也比較多，宜采用子電路方法簡化電路以減少因電路間干擾而出現(xiàn)錯誤。實驗難點在于設(shè)計產(chǎn)生載波信號和解調(diào)部分的濾波器的設(shè)計，這直接影響到最后是否可成功解調(diào)出信號。在實驗一2KHz低通濾波器設(shè)計的基礎(chǔ)上，將其修改成所需截至頻率的濾波器較容易實現(xiàn)，一般經(jīng)驗性的操作是將電容調(diào)小一個數(shù)量級，然后再觀察波形調(diào)整電阻來實現(xiàn)?？傊畬嶒炏聛碜屛腋邮炀毩薽ultisim仿真操作、不同截至頻率濾波器的調(diào)節(jié)技巧以及FSK調(diào)制與解調(diào)理論知識的理解。實踐結(jié)合起理論知識，使得我們更清晰的理解理論并提高了動手操作能力，受益略多。實驗三 2DPSK調(diào)制、解調(diào)電路綜合設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握2DPSK調(diào)制和解調(diào)的工作原理及電路組成

2、了解實現(xiàn)信號0相和π相波形間轉(zhuǎn)換的電路

3、掌握低通濾波器的參數(shù)設(shè)置和LM311抽樣判決器的判決電壓設(shè)置

4、熟練運用Multisim13.0,學(xué)會用軟件實現(xiàn)簡單的電路調(diào)試

二、設(shè)計要求

1.設(shè)計2DPSK調(diào)制解調(diào)電路，載波f=512KHz，基帶信號位7位偽隨機(jī)相對碼。要求調(diào)制的信號波形失真小，不會被解調(diào)電路影響，并且解調(diào)出的基帶信號盡量延時小，判決準(zhǔn)確。

2.采用子電路設(shè)計方法。3.用4066芯片實現(xiàn)解調(diào)信號。

三、實驗電路與結(jié)果

? 實驗總電路圖

圖

一、PSK調(diào)制、解調(diào)總電路

? 調(diào)制電路

1）實驗所用512KHz的載波正弦信號由對應(yīng)頻率的方波通過高低通濾波得到，子電路如下圖所示：

圖

二、512KHz正弦載波信號生成電路

2）實驗基帶信號7位偽隨機(jī)碼子電路（同實驗一）如下：

圖

三、基帶信號1110010生成子電路

3）實驗中同、反相子電路圖：

圖

四、同相子電路

圖

五、反相子電路

4）512KHz載波信號、同、反相信號、基帶信號：

圖

六、512KHz載波、同、反相信號、基帶信號波形圖

其中，圖一的最上方為512KHz載波波形，中間為同相信號波形，最下方為反相信號波形。

5）已調(diào)信號波形：

圖

七、已調(diào)信號波形 ? 解調(diào)電路

1）解調(diào)部分電路如下：

圖

八、PSK解調(diào)電路

以上電路中，解調(diào)運用的仍是4066芯片的開關(guān)特性來實現(xiàn)：將已調(diào)信號接入4066中并用512KHz的信號源方波“識別”出已調(diào)信號中的同反相512KHz頻率的正弦信號，然后經(jīng)過兩個相同截至頻率的低通濾波器（理論值為32KHz，即與生成偽隨機(jī)碼的信號源頻率一致），濾出含有基帶信號的“混合”波形。參考“混合”波形的幅值設(shè)置一個合理的判決門限電壓值（本實驗中給的是1v），與所得的“混合”信號一起接入LM311比較器中比較，最后得到解調(diào)信號。

電路中，LM311比較器處接了下拉電阻（R25），作用是使解調(diào)信號可正常輸出解調(diào)波形。另解調(diào)低通濾波器電路及最終所得的解調(diào)信號波形見下圖：

圖

九、解調(diào)低通濾波器電路

圖

十、PSK解調(diào)信號與基帶信號波形對比

觀察波形結(jié)果發(fā)現(xiàn)，信號得到了較好的解調(diào)，基本恢復(fù)了基帶信號（上方為基帶信號，下方為解調(diào)信號）。但解調(diào)信號與基帶信號間存在一定的延時，這與FSK實驗中一樣，可能是由電路中的某些器件引起的，如：電路中4066、LM311芯片的觸發(fā)可能導(dǎo)致信號延時；濾波電路中，電阻和電容也可能對相位產(chǎn)生影響，使信號延時?？傮w來說，PSK對基帶信號的調(diào)制和解調(diào)結(jié)果是比較合理的，實驗具有一定的準(zhǔn)確性。

四、實驗心得體會：

本實驗是PSK調(diào)制與解調(diào)的綜合性設(shè)計實驗，在上個FSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計實驗的基礎(chǔ)上，完成本實驗相對簡單了一些。實驗的核心內(nèi)容在于：運用4066和LM311芯片實現(xiàn)已調(diào)信號的解調(diào)。首先充分利用了4066芯片的開關(guān)特性，“識別”出已調(diào)信號中同反相的兩個載波信號并經(jīng)過低通濾波得到初解調(diào)信號。通過參考初解調(diào)信號的幅值給定一個合理的判決門限電壓值，然后與初解調(diào)信號一起接入LM311芯片進(jìn)行信號比較，得到解調(diào)信號。實驗完成后，我思考的問題是，通過給定一個判決門限值與初解調(diào)信號比較是怎樣實現(xiàn)信號解調(diào)的。我的理解是：接入4066解調(diào)芯片的信號都是含有512KHz頻率的信號，故開關(guān)電路一直都會有信號流過。但是已調(diào)信號的相位跳變點正是直接攜帶基帶信號信息的，當(dāng)這個跳變點遇上512KHz的方波時，經(jīng)過開關(guān)電路即會產(chǎn)生幅值的前后變化，故我們可以設(shè)置一個處于幅值變化之間的某個電壓值作為判決門限值，這樣即可實現(xiàn)同反相載波的區(qū)分，解調(diào)出基帶信號的。本實驗的綜合和性較強(qiáng)，且電路成分也比較多，宜采用子電路方法簡化電路以減少因電路間干擾而出現(xiàn)錯誤。實驗難點同F(xiàn)SK一樣，在于設(shè)計產(chǎn)生載波信號和解調(diào)部分的濾波器的設(shè)計，這直接影響到最后是否可成功解調(diào)出信號?？傊畬嶒炏聛碜屛腋邮炀毩薽ultisim仿真操作、不同截至頻率濾波器的調(diào)節(jié)技巧以及PSK調(diào)制與解調(diào)理論知識的理解。實踐結(jié)合起理論知識，使得我們更清晰的理解理論并提高了動手操作能力，受益略多。