1、科研實踐報告學院： 專業：電子信息工程班級：姓名： 學號：一、MATLAB簡介：MATLAB是由美國mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。MATLAB的基本數據單位是矩陣，它的指令表達式與數學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLA

2、B來解算問題要比用C，FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優點，使MATLAB成為一個強大的數學軟件。在新的版本中也加入了對C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。可以直接調用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。MATLAB 的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱（單獨提供的專用MATLAB 函數集）擴展了MATLAB 環境，以解決這

3、些應用領域內特定類型的問題。二、2ASK 、2FSK的工作原理：2.1 2ASK信號的工作原理 調制信號為二進制數字信號時，這種調制稱為二進制數字調制。在2ASK調制中，載波的幅度只有兩種變化狀態，即利用數字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續的載波，使載波時斷時續的輸出。有載波輸出時表示“1”，無載波輸出時表示發送“0”。它的實際意義是當調制的數字信號"1時，傳輸載波；當調制的數字信號為"0"時，不傳輸載波。原理圖如下2ASK信號可表示為 ：式中，為載波角頻率，是為單極性NRZ矩形脈沖序列其中，g(t)是持續時間為、高度為的矩形脈沖，常稱為門函數；為二

4、進制數字，當，出現概率為P；當，出現概率為（1-P）。在二進制數字振幅調制中，載波的幅度隨著調制信號的變化而變化，實現這種調制的方式有兩種： （1）模擬調制法：模擬調制法是利用乘法器來實現，通過相乘器直接將載波和數字信號相乘得到輸出信號，這種直接利用二進制數字信號的振幅來調制正弦載波的方式也稱為相乘法，在該電路中載波信號和二進制數字信號同時輸入到相乘器中完成調制。其電路如下圖所示。模擬調制法（2）開關法：這種方法是使載波在二進制信號“1”和“0”的控制下分別接通和斷開，這種二進制振幅鍵控方式稱為開關鍵控方式，它是2ASK的一種常用的方式。以二進制數字信號去控制一個初始相位為0的正弦載波幅度，可

5、得其時域表達式如下：式中的各參數含義如下：A為載波振幅，為二進制數字調制信號，為載波角頻率，為2ASK已調波。電路原理模型如下所示：當開關接上時S（t）=1，當開關接地時S（t）=0鍵控開關法原理圖2.2 2FSK信號的工作原理2FSK是利用數字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。例如，1碼用頻率f1來傳輸，0碼用頻率f2來傳輸，而其振幅和初始相位不變。故其表示式為 式中，假設碼元的初始相位分別為和；和為兩個不同的碼元的角頻率；幅度為A為一常數，表示碼元的包絡為矩形脈沖。 2FSK信號的產生方法有兩種：（1） 模擬法：用數字基帶信號作為調制信號進行調頻。如下圖所示。模擬法產生信號原理圖 （2）鍵

6、控法：用數字基帶信號及其反相分別控制兩個開關門電路，以此對兩個載波發生器進行選通。如下圖所示。 鍵控法產生信號原理圖這兩種方法產生的2FSK信號的波形基本相同，只有一點差異，即由調頻器產生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續的，而鍵控法產生的2FSK信號，則分別有兩個獨立的頻率源產生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位不一定是連續的。三、信號產生及其仿真3.1 2ASK 信號的產生及仿真：s=1 0 1 1 0 0 1 0; %產生二進制數組t=0:2*pi/99:2*pi; %確定時間m1=;c1=;for n=1:length(s) if s(n)=0 ; %s(n)為0的情況 m=z

7、eros(1,100); else %s(n)=1; %s(n)為1的情況 m=ones(1,100); end c=sin(2*t); %載波信號 m1=m1 m; c1=c1 c;end a=c1.*m1;subplot(3,1,1); %放置在三張圖的第1張plot(m1) %輸出圖片 title ('原始信號');subplot(3,1,2); %放置在三張圖的第2張plot(c1) %輸出圖片title ('載波信號');axis(0 100*length(s) -0.1 1.1);subplot(3,1,3); %放置在三張圖的第3張plot (a)

8、; %輸出圖片title ('ASK已調信號');%載波頻譜zf=fftshift(abs(fft(c1);%讓正半軸部分和負半軸部分的圖像關于各自的中心對稱subplot(3,1,2)%放置在三張圖的第二張plot(zf) %輸出圖片title('載波信號頻譜')%2ask頻譜sf=fftshift(abs(fft(a);%讓正半軸部分和負半軸部分的圖像關于各自的中心對稱subplot(3,1,3)%放置在三張圖的第三張plot(sf) %輸出圖片axis(-600 600 0 400) %調整坐標軸范圍便于觀察title('調制信號頻譜')x

9、label('f')ylabel('2ask dB/Hz')3.2 2 FSK信號的產生及仿真：s=1 0 1 1 0 1 0 1; %產生數組t=0:2*pi/99:2*pi; %確定時間m1=;c1=;b1=;for n=1:length(s) if s(n)=0 ; %s(n)為0的情況 m=ones(1,100); c=sin(5*t); b=zeros(1,100); else s(n)=1; %s(n)為1的情況 m=ones(1,100); c=sin(2*t); b=ones(1,100); end m1=m1 m; c1=c1 c; b1=b1

10、,b;end f=c1.*m1;subplot(3,1,1);plot(b1) %輸出圖片title ('原始信號');subplot(3,1,2);plot(c1) %輸出圖片title ('載波信號c1');axis(0 100*length(s) -0.1 1.1);subplot(3,1,3);plot (f); %輸出圖片title ('fSK已調信號');%信源頻譜mf=fftshift(abs(fft(b1);subplot(3,1,1)%放置在三張圖的第一張figure(2)plot(mf) %輸出圖片title('信源頻

11、譜')%載波頻譜zf=fftshift(abs(fft(c1);%讓正半軸部分和負半軸部分的圖像關于各自的中心對稱subplot(3,1,2)%放置在三張圖的第二張plot(zf) %輸出圖片title('載波信號頻譜')%2fsk頻譜sf=fftshift(abs(fft(f);%讓正半軸部分和負半軸部分的圖像關于各自的中心對稱subplot(3,1,3)%放置在三張圖的第三張plot(sf) %輸出圖片axis(-600 600 0 400) %調整坐標軸范圍便于觀察title('2fsk信號頻譜')xlabel('f')ylabel

12、('2fsk dB/Hz')四、仿真結果及分析1、2ASK仿真結果：調制的數字信號"1時，傳輸載波；當調制的數字信號為"0"時，不傳輸載波2ASK信號的功率譜密度是基帶信號功率譜密度的線性搬移，2ASK信號的功率譜密度包含離散譜和連續譜，離散譜對應載頻分量，便于接收端進行載波提取，連續譜決定信號帶寬，2ASK信號的帶寬在數值上等于誤碼率的兩倍，從本圖看帶寬較小，相應誤碼率也小2、2FSK仿真結果：2FSK信號的功率譜既有連續譜又有離散譜，假設離散譜位于兩個載波頻率f1和f2處，連續譜分布在f1和f2附近，若取功率譜第一個零點以內的成分計算帶寬，顯然2FSK信號的帶寬為 為了節約頻帶，同時也能區分f1和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信號的帶寬為 當|f1-f2|=fs時， 2FSK的功率譜由雙峰變成單峰，此時帶寬為 本圖看來帶寬不是太理想。五、心得體會在科研實踐期間，知識面較窄的我為了做好這個任務，從四處搜集相關資料，我們翻閱大量相關材料，其中有不少提供的線索