基于matlab的频移键控的调制解调系统设计.doc
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1、基于matlab的频移键控的调制解调系统设计(完整资料)(可以直接使用,可编辑 优秀版资料,欢迎下载)摘要移频键控(K)是数据通信中最常用的一种调制方式。FSK方法简单易于实现,并且解调不需要恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能较强。缺点是占用频带较宽,频带利用不够经济。FSK主要应用于低中速数据传输,以及衰落信道和频带较宽的信道中。ATLAB 中的通信工具箱可以用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。阐述了计算机仿真的发展概况,及其重要意义,介绍了几种仿真软件,着重介绍了MATLAB和其通信工具箱。利用MATLAB建立了FSK仿真模型,并对仿真模型进行了测试,结果表明,仿真结
2、果与理论基本一致,在研究FSK调制解调原理的基础上设计了调制解调电路.关键词 :FSK MALAB 仿真 调制解调第一章 设计任务及要求。1课程设计依据在掌握频移键控调制解调原理的基础上,,利用MATAB/Sink软件进行系统的设计。1。课程设计内容设计一个频移键控系统,具体要求如下:1、 信源参数:0码概率 0。采样时间12、 载波参数:幅度 频率10rds3、 载波参数:幅度频率0ra/4、 PF1参数:下限频率95ad/ 上限频率05ad/5、 P2参数:下限频率15r/s 上限频率25ad/6、 P参数:截止频率10ra/7、 判决器参数:门限251。3课程设计要求1. 要求独立完成设
3、计任务。2. 课程设计说明书封面格式要求见天津城市建设学院课程设计教学工作规范附表13. 课程设计的说明书要求简洁、通顺,计算正确,图纸表达内容完整、清楚、规范.4. 测试要求:根据题目的特点,在MATL仿真并上观察调制解调各个部分波形图。5. 课设说明书要求:1) 说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程.2) 系统框图、MTLB程序清单或ulik框图。3) 对各部分的功能以及各部分之间的关系作较详细的描述.说明仿真结果:调制解调各个部分波形图。并对其进行说明和分析第二章 2SK调制与解调原理。调制原理二进制频移键控信号码元的“1”和“0分别用两个不同频率的正弦波形来传送,而其振幅和初始
4、相位不变.故其表达式为:由图可见,2SK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是说,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的ASK信号的叠加.2FS信号的产生方法有两种:(1) 模拟法,即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图11(a)所示.(2) 键控法,用数字基带信号及其反相分别控制两个开关门电路,以此对两个载波发生器进行选通.如图11(b)所示。这两种方法产生的2FK信号的波形基本相同,只有一点差异,即由调频器产生的2FS信号在相邻码元之间的相位是连续的,而键控法产生的FSK信号,则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续的。 () (
5、b)图2。12FK信号产生原理图 由键控法产生原理可知,一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和,即其中是脉宽为的矩形脉冲表示的RZ数字基带信号.其中,为的反码,即若,则;若,则。2。2解调原理FSK信号的解调也分为2K信号的接收也分为相干解调和非相干解调接收两类。22。1相干解调相干解调根据已调信号由两个载波f、f2调制而成,则先用两个分别对1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波,然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调,再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可.原理图如下:图2.2。1相干解调原理框图2.2非相干解调带通滤波器F1非相
6、干解调接收经过调制后的FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器1、f2滤出不需要的信号,然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波,最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲,最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如下图所示:图2。2.2非相干解调原理框图第三章MUTLA与Simunk介绍。1MUTLABMAB是矩阵实验室(Matri Laboratry)的简称,是美国Mathoks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATAB和Simulink两大面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科
7、技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。ATLB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。.2 SimuiSimuink是MATL
8、B中的一种可视化仿真工具, 是一种基于ATAB的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 对各种时变系统,包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统,Simnk提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试.。 构架在Siulink基础之上的其他产品扩展了mulnk多领域建模功能,也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。imuik与MTLAB紧密集成,可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测
9、试数据的定义。其特点为:、丰富的可扩充的预定义模块库.2、交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。3、以设计功能的层次性来分割模型,实现对复杂设计的管理。4、通过del Exor 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性,生成模型代码。、提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成 6、使用EmeddeMTLA模块在Simulin和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。7、使用定步长或变步长运行仿真,根据仿真模式(Normal,cceleato,RaidAcclertor)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型.、图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果,诊断设
10、计的性能和异常行为。、可访问MLB从而对结果进行分析与可视化,定制建模环境,定义信号参数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一致性,确定模型中的错误。第四章 设计思路。1设计调制模块思路根据二进制频移键控调制的原理,了解TB软件中的仿真工具ln中各个模块的功能后,根据调制的原理框图,使用puse gneratr产生信号,用幅度为1 ,频率为100rd/s载波表示“1”,用幅度为1 ,频率为0rads载波表示“0”。采用键控法,在mulink文件中调用相关模块,连线后对信号进行调制产生2FS信号。2设计解调模块思路 利用FSK相干解调方法对调制的FSK信号进行解调。根据相干解调的原理框图,经
11、调制后的FK信号经信道中加高斯白噪声后信号进行相干解调。在mulnk中调用相应的模块,连接各个模块,设置各个模块的参数,并用sco显示仿真波形。第五章软件仿真设计的仿真模型图用Pseneratr产生二进制1信号,调用俩个Sine Wave模块产生频率分别为10和0的两个载波正弦信号,将此三个信号输入到Switch模块中,从而通过键控输出调制后的FSK波形。输出的波形经两路经过带通滤波器,再分别与先前定义的俩个不同频率的正弦载波信号相乘,经过低通滤波器后抽样判决完成对FSK信号的解调。simulik仿真模型图如下所示:52各模块功能及其参数设置:用于产生正弦波信号,两个正弦载波信号参数设置如下:
12、图521载波1参数设置图5。2.2 载波2参数设置 脉冲信号发生器模块,用于产生固定间隔的脉冲,在本课程设计中用来产生二进制信号图。23脉冲信号发生器模块参数设置在两个输入此模块的载波信号之间切换。对于此次课程设计,当输入方波信号的幅值大于1时,切换到高频率的载波信号上,小于时,切换到低频率的载波信号上,从而完成SK调制。滤波器,通过设置其参数,可以设置为低通、高通、带通、带阻滤波器,提取出某频率范围内的信号图5.。 两个带通滤波器参数的设置图5.2.两个低通滤波器参数的设置比较运算模块,可设置为=(小于等于)、=(大于等于)、(小于)、(大于)等运算关系.此课程设计中用来行使抽样判决,解调出
13、FSK信号。示波器模块,用来显示仿真过程中信号的波形,可通过修改属性中Number ofxs的值设置输入信号的个数。53仿真波形。3。1 SK调制过程仿真波形图3.1信源信号图5.31.2 载波1波形图5。3.1。3 载波2波形图5.3.14调制产生的SK信号5。3.2解调过程波形图32.1信道中传输的FS信号图。3。2.2经带通滤波器后的波形图5。3。2.3经带通滤波器后的波形图324 图5.1。3的波形与载波1相乘得到的波形图5.3。2。5 图5.31。4的波形与载波相乘得到的波形图5.。2.6 判决过程波形图5.3.2未调制信号波形与解调后波形比较图。2。1未调制信号波形图5。.2。2S
14、K信号解调后的信号波形53仿真结果分析从实验仿真波形上来看,实验结果是正确的,二进制数字信号“1”对应载波频率10rds, 二进制数字信号“对应载波频率20ras,实现了对数字信号的频移键控调制.解调出的数字基带信号也是正确的,知识相对于原本输入的基带信号在时域上有延时。第六章心得体会此次课程设计要求用ATA软件仿真,因为之前没有学过这个软件,因此做之前,我先去图书馆借了几本关于MAAB的书籍,上网搜集了此次课程设计的相关资料,做好课程设计的前期准备工作,好的开端就相当于成功了一半。通过上面的过程,已经积累了不少资料,认识了通信原理和 MAB 的相关知识与运用,主要有基带信号的调制原理及方法、
15、低通和带通滤波器等等,加深了对上述相关知识的了解,使我更深刻理解了调制与解调的原理和实现方法,以及基本掌握了 MATLAB 的基本应用。在这样的基础上,我才开始着手分析题目,进行设计。通过本次课程设计,我又掌握了一个可用于我们专业的强大的软件MATLB。课程设计中重新复习了一下SK的解调与调制原理。以前我对FSK的理解仅限于表面,会画经调制后的波形,经过这次课程设计,利用siulik进行画图仿真,我又深入了解到了FSK的调制与解调过程,加深了我的理解。与此同时,我感到matlab这个软件对于我们信息科学相关专业的重要性,学好这个软件对我们今后深入研究学习这个专业会有非常大的帮助.每次课程设计对
16、我们来说都是一个很好的锻炼自己动手动脑的机会,通过实际电路或者软件仿真不仅将课本中的知识应用到实际中,加深我们对知识的巩固理解,更重要的是锻炼了我们的思维能力,活跃了我们的大脑。课程设计中必定会遇到很多问题,通过自己思考,查阅资料等方法想出解决问题的方法,帮助我们提高了分析问题、处理问题的能力。第七章 参考文献1 刘敏魏玲编著,AB通信仿真与技术应用,国防工业出版社,2001 孙屹吴磊编著,Simulink通信仿真开发手册,国防工业出版社,2043 王兴亮编著,数字通信原理与技术(第二版),西安电子科技大学出版社,0004 沈保锁 侯春萍编著,现代通信原理,国防工业出版社,211西安航空学院基
17、于MATLAB数字信号的调制与解调院系:电子工程学院专业:航空通信1709班姓名:王哲日期:2016年7月7日本学期通过学习通信原理,进行课程设计研究,利用MATLAB仿真进行研究信号的调制与解调课程设计学生姓名:王哲 专业班级:航空通信1709班指导教师:张世超院系:电子工程学院题 目:基于MATLAB的信号调制与解调初始条件:(1)MATLAB软件(2)数字信号处理与图像处理基础知识要求完成的主要任务:(1)已知某消息信号以双边幅度调制(DSB-AM)方式调制载波,所得到的已调制信号记为,设,。试比较消息信号与已调信号,并绘制它们的频谱.(2)对(1)的DSBAM调制信号进行相干解调,并绘
18、出信号的时频域曲线。(3)对(1)中的信号进行单边带幅度调制(SSBAM)绘制信号的时频域曲线。(4)对(1)中的信号进行常规幅度调制(AM),给定调制指数绘制信号的时频域曲线。指导教师签名:系主任(或责任教师)签名: 目 录摘 要IABSTRACTII1常规双边带幅度调制(DSBAM)与解调11.1DSB-AM调制原理与分析11。2 常规双边带解调原理32单边带幅度调制(SSBAM)原理53常规幅度调制(AM)原理63.1幅度调制的一般模型63.2 常规双边带调幅(AM)73。2。1 AM信号的表达式、频谱及带宽73.2。2 AM信号的功率分配及调制效率94。 双边幅度调制(DSB-AM)与
19、解调的MATLAB实现104。1 DSB-AM调制的MATLAB实现104。2 相干解调125单边带幅度调制(SSB-AM)的MATLAB实现146 常规幅度调制(AM)的MATLAB实现167 小结与收获178 参考文献18摘 要MATLAB是集数值计算,符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。作为强大的科学计算平台,它几乎能够满足所有的计算需求。MATLAB 本身就是功能强大的数据可视化工具,可以通过各种形式显示分析数据,例如灰度直方图、等高线、蒙太奇混合、像素分析、图层变换以及材质贴图等。利用可视化的图形,不仅能够评估图形图像的特性,还能够分析图像中的色彩分布等情况。本次练习介
20、绍的就是MATLAB环境下的一些最基本的信号处理,如对信号进行双边幅度调制与解调、单边带幅度调制、常规幅度调制、绘制信号的时域和频域曲线等等;通过实验学会用MATLAB对信号进行调制与解调以及绘制其时频域曲线的基本方法,加强对MATLAB的掌握.关键词:MATLAB,信号处理,调制,解调,时域,频域AbstractMATLAB is a scientific computing language that adds the function ofnumerical computing and graphics processing, symbols together。As a powerful
21、 scientific computing platforms, it can almost satisfy all the calculations that needs.MATLAB itself is a powerful tool of data visualization that can display data through various forms,such as graylevel histogram, contours, montage mixing, pixel analysis, the layer texture and transformation。With v
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