1、課程設計通 信 原 理課程設計報告班 級： 通信13-4班 姓 名： 郭 娟 學 號： 1306030405 指導教師： 林 森 成 績： 電子與信息工程學院信息與通信工程系2ASK調制及相干解調電路設計摘要 這次的課程設計我做的是2ASK的調制與相干解調設計，并通過仿真平臺MATLAB/simulink搭建仿真電路進行仿真。通過查閱資料，我設計了兩種電路，分別是理想情況下的和加入高斯白噪聲情況下的2ASK調制與相干解調。在設計中，先通過原理圖畫出電路圖形，再在Simulink里調用相應的模塊進行仿真電路的搭建。通過觀察仿真結果，對輸入信號與輸出信號的比較，可以確定該設計的電路可以較為成功的完

2、成設計目的。關鍵詞 MATLAB/simulink；2ASK；調制；相干解調；高斯白噪聲目錄摘要 . 1前言 . 3設計要求 . 31.概述 . 4 1.1 二進制振幅鍵控的基本原理 . 4 1.1.1 基本原理 . 4 2ASK/OOK產生方法 . 5 1.1.3 2ASK解調方法 . 6 2 .基于simulink的2ASK的系統仿真 . 6 2.1 2ASK調制與解調 .6 2.1.1 仿真模型建立 . 7 2.1.2 參數設定 . 7 2.1.3 各階段波形觀察 . 10 2.2 加入高斯白噪聲的2ASK調制與解調 . 13 2.2.1 仿真模型建立 . 13 2.2.2 參數設置 .

3、 13 2.2.3 各階段波形 . 153.總結分析 . 18參考文獻 . 18前言數字信號的傳輸方式分為基帶傳輸（baseband transmission）和帶通傳輸（bandpass transmission）。而在實際中的大多數信道（如無線信道）因具有帶通特性而不能直接傳送基帶信號，這是因為數字基帶信號往往具有豐富的低頻分量。為了使數字信號在帶通信道中傳輸，必須用數字基帶信號對載波進行調制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數字基帶信號控制載波，把數字基帶信號變換為數字帶通信號（以調信號）的過程稱為數字調制（digital modulation）。調制的方法主要是通過對載波的幅度、頻率

4、、或相位來傳送信息，相應的數字調制稱為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）。如果數字調制信號的可能狀態與二進制信息符號或它的相應基帶信號狀態一一對應則稱以調信號為二進制數字調制信號。本次設計的是2ASK調制，即是通過調制信號對載波振幅的調制實現數字調制。在解調電路的設計中選擇的是相干解調的方法。設計要求 （1）要有勤于思考、刻苦鉆研的學習精神和嚴肅認真、一絲不茍、有錯必改、精益求精的工作態度。要敢于創新，勇于實踐，注意培養創新意識和工程意識。(2)廣泛查閱相關資料，獨立、認真設計，對有抄襲他人設計圖紙(論文)或找他人代畫設計圖紙、代做論文等行為的弄虛作假者一律按不及格記成

5、績，并根據學校有關規定予以處理。(3)掌握課程的基本理論和基本知識，概念清楚，設計計算正確，結構設計合理，實驗數據可靠，軟件程序運行良好，繪圖符合標準，說明書(論文)撰寫規范，內容敘述準確，字跡工整，條理清晰，畫圖符合標準。答辯中回答問題正確。(4)針對設計重點進行論述與說明，如為何選擇、如何選擇、重點參數的計算、如何進一步改進等。特別要突出自己的新認識、新體會、新觀點。文中符號、圖、表要統一標準。硬件設計部分主要包括電路圖設計、各子系統工作過程、具體元件的選擇依據等。軟件設計部分主要包括程序流程圖和程序代碼。1.概述1.1 二進制振幅鍵控的基本原理1.1.1基本原理振幅鍵控是利用載波的幅度變

6、化來傳遞數字信息，而其頻率和初始相位保持不變。在2ASK中，載波的幅度只有兩種工作狀態，分別對應二進制信息“0”或“1”。一種常用的二進制振幅鍵控方式稱為通-斷鍵控（OOK）,其表達式為 可見，載波在二進制基帶信號控制下通-斷變化，所以這種鍵控又稱為通-斷鍵控。在OOK中，某一種符號（“0”或“1”）用沒有電壓來表示。2ASK信號的一般表達式為 其中 式中：為碼元持續時間；為持續時間為的基帶脈沖波形。為簡便起見，通常假設的高度為1、寬度等于的矩形脈沖；是第個符號的電平取值。若取 則相應的2ASK信號就是OOK信號。圖1.1 2ASK/OOK信號時間波形1.1.2 2ASK/OOK信號的產生方法

7、2ASK信號的產生方式通常有兩種：模擬調制法（相乘器法）和建控法，相應的調制器如下圖所示。圖1.2 模擬相乘法圖1.3 數字鍵控法本設計采用的是模擬調制法，即用乘法器（multiplier）實現。1.1.3 2ASK信號的解調方法2ASK/OOK信號有兩種基本的解調方法：非相干解調（包絡檢波法）和相干解調（同步檢測法）。本課程設計要求采用的是相干解調的方法，其接收系統的組成框圖如下圖。圖1.4 相干解調方式框圖2. 基于simulink的2ASK的系統仿真2.1 2ASK調制與解調2.1.1 仿真模型建立 用MATLAB的simulink中的模塊創建仿真系統。用正弦波和一個基帶信號通過相乘器得

8、到2ASK信號，然后再與載波相乘，之后通過低通濾波器濾除載波，最后通過由零階保持器和量化編碼器組成的抽樣判決器，最后通過示波器觀察各階段波形。在simulink上創建的仿真系統如下圖。圖1.5 仿真系統2.1.2 參數設定（1）基帶信號參數基帶信號是由伯努利二進制隨機數產生器產生，參數設置如下設置采樣周期為0.5s，即信號頻率為2Hz。圖1.6 基帶信號參數（2）載波參數載波采用的是正弦波，幅度設置為1V，頻率設置為10HZ。圖1.7 載波參數（3）示波器參數設置圖1.8 示波器參數設置（4）低通濾波器參數設置低通濾波器的作用是濾除載波，所以截止頻率應大于等于基帶信號頻率并小于載波頻率，此處設

9、置為2Hz，即正好等于基帶信號頻率。圖1.9 低通濾波器參數設置（5）零階保持器的參數設置零件保持器的抽樣頻率應與基帶信號保持一致，它的作用是將模擬信號通過抽樣量化變為離散信號。圖1.10 零階保持參數設置（6）量化編碼器的參數設置量化的判決門限電壓為零階保持器輸出信號幅度的1/2，即為0.25，量化的輸出設置為0 1,即在大于0.25時判決為1，小于0.25時判決為0。圖1.11 量化編碼器的參數設置2.1.3 各階段波形觀察2.1.3.1 基帶信號圖1.12 基帶信號波形2.1.3.2載波信號圖1.13 載波信號波形2.1.3.3 2ASK信號圖1.14 2ASK信號波形2.1.3.4 經

10、過相乘器后的信號圖1.15 相乘以后信號波形2.1.3.5 經過低通濾波器的信號圖1.16 經LPF濾波器信號波形2.1.3.5 經過零階保持器的信號圖1.17 經過零階段保持器信號波形2.1.3.6 基帶信號與輸出信號的比較（上為基帶信號）圖1.18 基帶信號與輸出信號的比較 由上面的波形可以看出，基帶信號被無失真的解調出來，信號解調成功，并且存在1bit的延時（零階保持器的采樣頻率乘以時延時間）。2.2 加入高斯白噪聲的2ASK調制與解調2.2.1 仿真模型建立 用MATLAB的simulink中的模塊創建仿真系統。首先用正弦波和一個基帶信號通過相乘器得到2ASK信號，然后加入加性高斯白噪

11、聲，通過帶通濾波器之后再與載波相乘，之后通過低通濾波器濾除載波，最后通過由零階保持器和量化編碼器組成的抽樣判決器，最后通過示波器觀察各階段波形。在simulink上創建的仿真系統如下圖。圖1.19 仿真系統2.2.2 參數設置2.2.2.1高斯白噪聲參數設置高斯白噪聲的頻率設置為1Hz。圖1.20 高斯白噪聲的頻率設置2.2.2.2 帶通濾波器參數設置 帶通濾波器的作用就是濾除信號中除了基帶信號和載波之外的無用干擾信號，在前一個設計中因為是模擬理想條件下的未加入噪聲的，所以省去了帶通濾波器，帶通濾波器上限截止頻率為載波信號頻率和基帶信號頻率之和，下限截止頻率為載波信號頻率與基帶信號頻率之差，分

12、別為12Hz和8Hz。圖1.21 帶通濾波器參數設置2.2.3 各階段波形2.2.3.1 高斯白噪聲波形 圖1.22 高斯白噪聲波形2.2.3.2 加入高斯白噪聲后的2ASK信號圖1.23 加入高斯白噪聲后的2ASK信號波形2.2.3.3 通過帶通濾波器后的波形圖1.24 通過帶通濾波器后的波形2.2.3.4 通過相乘器的波形圖1.25 通過相乘器后的波形2.2.3.5 通過低通濾波器的波形圖1.26通過LPF的波形2.2.3.6 基帶信號與輸出信號的比較（上為基帶信號）圖1.27 基帶信號與輸出信號的比較 通過上面的波形，可以看出在加入噪聲后，各階段的波形出現了一定程度的失真，但在最終解調出

13、來的信號與基帶信號相比，還是較為成功的。3.總結分析本次通信原理的課程設計，是我上大學以來第一次進行的有關自己專業的設計實踐，讓我對課本上學習到的那些知識有了更深刻的理解。在做課程設計的過程中，我首次接觸到了MATLAB里的simulink軟件，一開始根本不會運用，并且由于界面全是英文，更加加深了難度，但后來通過上網和去圖書館查閱資料，我基本掌握了對simulink的使用，知道了怎么搜索各種模塊，以及各個模塊的作用和參數設置。在正式開始完成本次設計的目標時，首先要明白2ASK調制與相干解調的原理，這在上課就已經聽老師詳細的說過了，但由于只是單純的聽講從未實踐，所以很多地方不是太懂，導致在設計抽樣判決器的時候出現了困難，但最后在查閱一些資料之后成功的完成了設計。2ASK信號就是載波信號的幅度按照數字基帶信號變化，在解調之后出來的信號就是基帶信號。本次課程設計，通過對simulink的運用，讓我對書本上的知識記憶的更加深刻了，如果只是單純的聽講是沒辦法真正理解這些知識的，并且記憶的也并不牢固，只有親手去搭建仿真電路，去觀察每一步的波形，才能真正明白其中的各項原理。在這次課程設計中，我不僅鞏固了過去學過的知識，同時還學到了許多書本上沒有學到的知識培養了我對系統的分析能力。通過這次課程設計，我深刻的了解到，理論與實際的結合是十分重要的，單純的理論知識學習無法培養我們實際動手