【论文】2ask数字频带传输系统设计.doc
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1、安徽建筑工业学院电子与信息工程学院 综合课程设计任务书课程名称 : 通信电子线路 题 目 : 2ASK数字频带传输系统设计 专业班级 : 08通信工程(1)班 学生姓名 : 周正华 学 号 : 08205040108 指导教师 : 冯俊 高翠云 夏义全 邵慧 设计周数 : 19-20周(2周) 目 录一、设计任务与要求和分工.3二、二进制振幅键控(2ASK)基本原理.4三、用protel 99SE设计硬件电路和PCB.9四、Matlab程序实现及运行.12五、使用Simulink实现2ASK模型仿真.15六、使用SystemView实现2ASK模型仿真.16七、设计总结.20八、参考文献.21
2、(一) 设计任务与要求1.掌握 2ASK 解调原理及其实现方法,了解线性调制时信号的频谱变化;2.认识和理解通信系统,掌握信号是如何经过发端处理被送入信道然后在接收端还原。3.利用所学通信原理的基本知识以及相关学科的知识,来设计一2ASK数字调制器和解调器。完成对2ASK的调制和解调仿真电路设计,并对仿真结果进行分析。(二)实验分工本组由沈志鑫,计豪,何游,周正华四人组成。本人主要完成protel 的pcb版图设计,matlab程序的设计。 沈志鑫主要完成matlab程序的编程以及protel 99se 的电路图设计。计豪主要完成matlab的仿真,systemview的设计。何游主要完成pr
3、otel的电路设计,matlab simlink仿真。(二) 二进制振幅键控(2ASK)基本原理 (1)数字调制的概念用二进制(多进制)数字信号作为调制信号,去控制载波某些参量的变化,这种把基带数字信号变换成频带数字信号的过程称为数字调制,反之,称为数字解调。(2)数字调制的分类在二进制时分为:振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。其中,ASK 属于线性调制,FSK、PSK 属于非线性调制。(3)数字调制系统的基本结构(4)ASK调制波形与方框图:2.二进制幅移键控(ASK)(1)ASK 信号的产生图为 ASK 信号的产生原理一个二进制的ASK 信号可视为一个单极性脉冲序
4、列与一个高频载波的乘积,即ASK 的时域表达式为:也可写成:(2)ASK 信号的功率谱特性ASK 信号的自相关函数为:(3)ASK 信号的功率谱密度为:式中, ps ( f )为基带信号S(t)的功率谱密度当0、1 等概出现时,单极性基带信号功率谱密度为:则2ASK 信号的功率谱密度为:ASK 信号谱,形状为 ps ( f ),双边带加载频谱线 pE ( f )ASK 信号传输带宽(取主瓣宽度)带宽利用率(4)ASK 信号的解调方式解调也可以分成相干解调与非相干解调两类。其中相干解调要求接收端提供相干载波。非相干解调,就是在接收端不需要相干载波,而根据已调信号本身的特点来解调2ASK信号有两种
5、基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统如图4、图5所示。非相干解调方式相干解调方式抽样判决器的作用是:信号经过抽样判决器,即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b,当信号抽样值大于b时,判为“1”码;信号抽样值小于b时,判为“0”码。当本实验为简化设计电路,在调制的输出端没有加带通滤波器,并且假设信道时理想的,所以在解调部分也没有加带通滤波器。 非相干解调过程的时间波形硬件电路设计1. 滤波电路环节设计本设计采用一阶滤波电路,由于采用了脉冲周期:PER=10us(f=1/10us=100kHz) 的高频方波载波信号,故此处所用滤波器的时
6、间常数=1/f=10us ,因此先选定电阻 R1=5k ,与之对应选择电容 C1=0.002uF,即可满足此时间常数要求。2. 比较电路环节设计其中 LM324 与 R2、R3 构成一个反向器,LM324 工作的正端电压设置为5Vdc。其电路如下图所示5.电压判决电路环节设计该处电压抽样判决器中负端工作电压由 V6 处的 5Vdc 经 R4、R5构成的电压取样电路取得 1Vdc 与 LM的正端输入电压信号比较,当输入信号大于 1Vdc 时,LM 输出为高电平,否则为低电平。从而将原低频调制信号解调还原出来。电路如下图所示 ASK 调制解调仿真电路PCB图ASK 调制解调仿真电路综合设计Matl
7、ab程序实现clc;clear all;close all;%信源 a=randint(1,15,2);t=0:0.001:0.999;m=a(ceil(15*t+0.01); subplot(511)plot(t,m);axis(0 1.2 -0.2 1.2);title(信源);%载波f=150;carry=cos(2*pi*f*t);%2ASK调制st=m.*carry;subplot(512);plot(t,st)axis(0 1.2 -1.2 1.2)title(2ASK信号)%加高斯噪声 nst=awgn(st,70);%解调部分nst=nst.*carry;subplot(513
8、)plot(t,nst)axis(0 1.2 -0.2 1.2);title(乘以相干载波后的信号)%低通滤波器设计wp=2*pi*2*f*0.5;ws=2*pi*2*f*0.9;Rp=2;As=45;N,wc=buttord(wp,ws,Rp,As,s);B,A=butter(N,wc,s);%低通滤波h=tf(B,A); %转换为传输函数dst=lsim(h,nst,t);subplot(514)plot(t,dst)axis(0 1.2 -0.2 1.2);title(经过低通滤波器后的信号);%判决器k=0.25;pdst=1*(dst0.25);subplot(515)plot(t,
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