2ASK调制及相干解调设计.docx

2ASK调制及相干解调电路设计班 级：姓 名：学 号：指导教师：成 绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系1 实验目的1、学习matlab软件，应用simulink建模进行专业知识的学习。2、加深理论课上所学的有关2ASK调制与相干解调的理解。3、培养独立分析和解决问题的能力。2 实验内容1、用simulink对系统建模进行2ASK调制及相干解调电路设计2、输入数字信号序列并进行接收判决。3、通过仿真给出信号经过各器件输出波形。4、对解调原理进行分析。3 应用软件简介3.1 MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台。3.2 Simulink简介Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB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。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。4 二进制振幅键控(2ASK)的理论分析4.1 2ASK调制原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息，而其频率和初相位保持不变。在2ASK中，载波幅度只有两种变化，分别对应二进制信息“0”或“1”。2ASK信号其表达式是： (4-1)其中： (4-2)式中：Ts为码元持续时间；g（t）为持续时间为Ts的基带脉冲波形。通常假设g(t)是高度为1、宽度为Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。 (4-3)2ASK信号产生通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图4-1 4-2所示。图4-1 模拟相乘法图4-2 数字键控法4.2 2ASK解调原理2ASK信号有两种解调方式，分别是包络检波和相干解调，由于相干解调比包络检波效果要好，本设计我们使用相干解调，这里介绍相干解调的原理。相干解调的框图如图4-3：图4-3 2ASK相干解调框图图中的乘法器与低通滤波器级联构成相干解调器。其中是产生的本地载波。当接收端的本地载波与接收信号中的载波完全同频同相时，称为双方同步，于是输出信号为。低通滤波器滤除高频分量，输出，系统可无失真地恢复调制信号。5 仿真设计5.1 Simulink下的2ASK相干解调系统仿真电路图图5-1 2ASK相干解调仿真框图5.2 模块以及参数设计5.2.1 伯努利二进制发生器模块伯努利二进制发生器模块如图5-2所示，各参数设置：Probability of a zero 概率设为0.5，initial seed设为61， Sample time抽样时间为1S。如图5-3。图5-2 伯努利二进制发生器图5-3 伯努利二进制发生器参数设置5.2.2 正弦波产生器正弦波 Sine Wave电路模块如图5-4。参数设置为：频率设为100rad/sec。如图5-5。图5-4 正弦波产生模块图5-5 正弦波产生模块参数设置5.2.3 乘法器乘法器 Product如图5-6；模块的参数设置为：输入端数量设为2。如图5-7。图5-6 乘法器图5-7 乘法器参数设置5.2.4 低通滤波器低通滤波器 Analog Filter Design，如图5-8。模块的参数设置如图5-9。图5-8 低通滤波器图5-9 低通滤波器参数设置5.2.5 零阶保持器零阶保持器的作用是在信号传递过程中，把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时，把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻，依次类推，从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值，亦即其一阶导数为零，故称为零阶保持器。电路模块如图5-10，参数设置如图5-11。图5-10 零阶保持器模块图5-11 零阶保持器参数设置5.2.6 量化器电路模块如图5-12。参数设置：量化区间（Quantization interval）：0.5。如图5-13。图5-12 量化器图5-13 量化器参数设置5.2.7 示波器示波器Scope的参数设定为：接口有5个，时间范围是自动调整。图5-14 示波器通道一波形为伯努利二进制发生器产生的一系列1.0信号通道二波形为调制后的二进制振幅键控波形通道三波形为经过乘法器的相当于整流通道四波形为经过低通滤波器后的波形通道五波形为定时脉冲抽样解调的波形6 仿真结果图6-1 仿真结果波形7 心得体会本次课程设计，是用Simulink来实现2ASK调制解调系统。拿到任务后我查阅了很多相关的资料来学习matlab的Simulink仿真，同时也对课本关于二进制振幅键控的调制解调原理的内容进行了复习。有了一些初步的准备我开始着手本次的仿真设计。在学习一个新的软件功能时，开始很容易因为不熟悉软件出现仿真错误，不出结果，等等各方面的问题，这时候我们必须投入足够的耐心。本次设计，我了解了更多MATLAB的知识，也对课本内容有了更加深刻的理解，对于软件的操作熟练程度为我以后的学习和工作都打下了坚实的基础。我也深知自己准备的还不够充分，有很多不尽完善的地方，希望老师谅解，感谢老师的批阅指导。8 参考文献1樊昌信,曹丽娜.通信原理.国防工业出版社.2012.180184.2邵玉斌.Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析.清华大学出版社.2008. 13