1、目錄TOC o 1-5 h z目錄1 HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 第一部分2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 設計任務及要求2 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 課程設計的主要內容及技術指標2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 課程設計的基本要求2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 課程設計進度安排2 HYPERLINK l bookmark12

2、o Current Document 課程設計提交的成果3第二部分錯誤!未定義書簽。41.前言（緒論）錯誤!未定義書簽。4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.設計題目4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 課程設計內容4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 課程設計要求43.2ASK調制與解調原理錯誤!未定義書簽。52ASK的調制原理錯誤!未定義書簽。52ASK的解調原理錯誤!未定義書簽。6 HYPERLINK l bookmark38 o Cu

3、rrent Document 設計內容與步驟7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2ASK調制與解調及相應的仿真圖74.2基于simulink的調制電路分析錯誤!未定義書簽。11 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 結論19 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 結束語20 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 7.參考文獻20附錄21第一部分課程設計任務書設計任務及要求1.1課程設計的主要內容及技術指標現

4、代通信系統要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質量好。作為其關鍵技術之一的調制解調技術一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調幅調頻技術的日臻完善，到現在數字調制技術的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數字振幅鍵控是一種古老的調制方式，也是各種數字調制的基礎。本課程設計主要是利用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺，設計一個2ASK調制與解調系統.用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據運行結果和波形來分析該系統性能。通過Simulink的仿真功能摸擬到了實際中的2ASK調制與解調情況。

5、1.2課程設計的基本要求用MATLAB軟件編程實現二進制振幅鍵控2ASK調制與解調；給出對應的時域波形和頻譜圖；使用simulink建立2ASK頻帶傳輸模型，用示波器顯示結果；列出本次課程設計的MAtlAb的代碼。課程設計進度安排第一階段2013年6月23日-2013年6月25日收集資料、查閱相關書籍第二階段2013年6月26日-2013年6月27日確定方案、軟件設計第三階段2013年6月27日-2013年6月29日軟件調試、寫作初稿第四階段2013年6月9日-2013年7月3日修改、定稿、打印、答辯課程設計提交的成果設計說明書圖樣資料a)2ASK調制解調的圖；b)對應的時域波形和頻譜圖c)s

6、imulink仿真圖；具體內容查閱文獻第二部分正文前言（緒論）本課程設計主要是深入理解和掌握振幅通信系統的各個關鍵環節，包括調制、解調、濾波、傳輸、噪聲對通信質量的影響等。在數字信號處理實驗課的基礎上更加深入的掌握數字濾波器的設計原理及實現方法。掌握2ASK解調原理及其實現方法，了解線性調制時信號的頻譜變化。理解2ASK的調制和解調原理并用Simulink軟件仿真其實現過程，用Simulink分析二進制振幅鍵控信號頻譜的變化。認識和理解通信系統，掌握信號是如何經過發端處理被送入信道然后在接收端還原。會畫出數字通信過程的基本框圖，掌握數字通信的2ASK調制方式，學會運用MATLAB來進行通信系統

7、的仿真；學會2ASK傳輸系統的二級調制解調結構，測試2ASK傳輸信號加入噪聲后的誤碼率，分析2ASK傳輸系統的抗噪聲性能。設計題目基于MATLAB的2ASK調制與解調設計2.1課程設計內容利用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺，設計一個2ASK調制與解調系統.用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據運行結果和波形來分析該系統性能。2.2課程設計要求熟悉MATLAB環境下的Simulink仿真平臺，熟悉2ASK/2ASK系統的調制解調原理，構建調制解調電路圖。用示波器觀察調制前后的信號波形，用頻譜分

8、析模塊觀察調制前后信號的頻譜的變化。并觀察解調前后頻譜有何變化以加深對該信號調制解調原理的理解。在調制與解調電路間加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率,并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調后波形，分析噪聲對系統造成的影響。在老師的指導下，要求獨立完成課程設計的全部內容。2ASK調制與解調原理2ASK調制原理2ASK二進制振幅調制就是用二進制數字基帶信號控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進制數字基帶信號而變化，而其頻率和初始相位保持不變。信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。其信號表達式為：e(t)二S(t)-cost,S(t)為0c單極性數字基帶信號。由于調制信號只有0或1兩個電平，相乘的結

9、果相當于將載頻或者關斷，或者接通，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。2ASK信號的時間波形e(t)2ASK隨二進制基帶信號S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號。典型波形如圖3-1所示。信息。由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程,所以調制后的二進制數字信號也是一個隨機過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。2ASK信號功率譜密度的特點如下：(1)由連續譜和離散譜兩部分構成，連續譜由信號g(t)經線性調制后決定，離散譜由載波分量決定；(2)已調信號波形的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍。在二進制數字振幅調制中，載波的幅度隨著調制信號的變

10、化而變化，實現這種調制的方式有兩種：(1)模擬相乘法：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稱為模擬相乘法，其電路如圖3-2所示。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。（2）數字鍵控法：用開關電路控制輸出調制信號，當開關接載波就有信號輸出，當開關接地就沒信號輸出，其電路如圖3-3所示。圖3-2模擬相乘法圖3-3數字鍵控法3.22ASK解調原理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），相應的接收系統如圖3-4、圖3-5所示。圖3-4非相干解調方式圖3-5相干解調

11、方式抽樣判決器的作用是：信號經過抽樣判決器，即可確定接收碼元是“1”還是“0”。假設抽樣判決門限為b,當信號抽樣值大于b時，判為“1”碼；信號抽樣值小于b時，判為“0”碼。當本實驗為簡化設計電路，在調制的輸出端沒有加帶通濾波器，并且假設信道時理想的，所以在解調部分也沒有加帶通濾波器。11001000101d圖3-62ASK信號非相干解調過程的時間波形設計內容與步驟2ASK調制與解調與相應仿真圖通過編寫M文件程序（見附錄），產生隨機信號，對每一模塊編程后。程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現2ASK的調制與解調過程。本次設計采用模擬調制法（相乘器法）和相干解調法。本次仿真使用相干解調方式：

12、2ASKT帶通濾波器與T與載波相乘T低通濾波器T抽樣判決T輸出4.1.1產生信源a=randi（l,10,2）;%生成的（1,10）矩陣的隨機二進制數字，標量為正，取值為0,2-1信涌1-I05-I-01IIII00.20.40.60.811.2信源S譜1000I111400600500-1-600-400-2004.1.2產生載波f=150;carry=cos(2*pi*f*t);進行2ASK調制st=m.*carry;(m=a(ceil(15*t+0.01);%保證在t=0,0.999之間的時候，每次t的跳躍都會產生整數倍的“增益”可以清楚的看到，2ASK實現了頻譜的搬移，將基帶信號搬移到

13、了fc=150hz的頻率上而且若只計頻譜的主瓣則有：B2ask=2fs=10,fs=1/Ts=5其中Ts為一個碼元寬度即：2ask信號的傳輸帶寬是碼元傳輸速率的2倍4.1.3加高斯噪聲nst=awgn(st,70);4.1.4相干解調之乘以相干載波（帶通濾波器省略）nst=nst.*carry;乘以相干載波后的頻譜40011111200-TOC o 1-5 h zQIriLI-J.IJrI-600-400-2000200400600|I|I|利用相干載波作用，得到最初的數字基帶信號，并且將高頻信號搬移到1OOhz的頻率上。4.1.5低通濾波器wp=2*pi*2*f*0.5;%通帶截止頻率ws=

14、2*pi*2*f*0.9;%阻帶截止頻率Rp=2;%Rp是通帶波紋，As是阻帶衰減As=45;N,wc=buttord(wp,ws,Rp,As,s);%計算巴特沃斯濾波器階次和截至頻率B,A=butter(N,wc,s);%頻率變換法設計巴特沃斯低通濾波器h=tf(B,A);%轉換為傳輸函數dst=lsim(h,nst,t);%畫出系統h對由nst和t描述的輸人信號的時間響應經過低通濾減器后的信昌0.211.20.40.E0.8400經過低通濾液后的頻譜200-400-2004000600-400-2000200600通帶截止頻率50hz，阻帶截止頻率90hz。4.1.6抽樣判決k=0.25;

15、pdst=1*(dst0.25);經過抽樣判決后的信母TOC o 1-5 h zF111z0.5-oTIIII-00.20.40.60.811.2抽樣判決過程中會產生延時是因為判決標準為0.25，只有當輸入信號0.25時才判決為1。仿真結果：4.2基于simulink的2ASK調制電路分析Simulink模型的建立通過Simulink的工作模塊建立2ASK二級調制系統，用頻譜分析儀觀察調制前后的頻譜，用示波器觀察調制信號前后的波形2ASK調制電路設計首先啟動Matlab，輸入Simulink并回車啟動Simulink模塊，然后添加模塊。本電路需要的模塊如下：正弦波源，這里使用的是SignalP

16、rocessingBlocksetDSPSourcesSineWave，設定其幅度為2V,頻率為2Hz。r呂SourceGlock:Parameters:SineWaveSinelave(mask)(link)Outputsamplesofasinusoid.Togeneratemoreth.auonesinusoideimuItaneous1yjenteravectcirofval口fortheAjnplit口Frequen匚亞andPhaseoffsetparajneters.MainDataTypesAnnplit口de:Samplemode:Discret&Outputcomplesi

17、ty;RealCoutputat1onmei:hod.:TrigotomEtricfenSampletime:1/1000Samplesperframe:圖4-1正弦波設置基帶信號源，使用的是CommunicationsBlocksetCommSourcesRandomDataSourcesBernoulliBinaryGenerator,可以產生隨機數字波形。設置其Probabilityofazero為0.5，每個方波為1秒。圖4-2BernoulliBinaryGenerator參數設置乘法器，用的是SimulinkMathOperationsProduct。圖4-3乘法器設置再加上示波器

18、顯示結果，示波器是SimulinkSinksScope。通過鼠標拖拽即可完成連線。仿真電路如圖4-4.圖4-42ASK調制電路2ASK解調電路設計2ASK解調電路使用相干解調法，電路的制作方法和調制電路一樣，需要用到的模塊有正弦波源，基帶信號源，乘法器，示波器，這些和調制電路用的模塊一樣。正弦波源頻率為2Hz。圖4-5正弦波設置抽樣判決器用的是SignalProcessingBlocksetQuantizersScalarQuantizerEncoder，設置其小于0.5V的電壓編碼為0,大于0.5V就編碼為1。其設置如圖4-5。圖4-5抽樣判決器設置此外還需用到低通濾波器，使用的是Signa

19、lProcessingBlocksetFilteringFilteringFilterDesignsDigitalFilterDesign，其設置如圖4-6所示：iCurrentFiterInforirirticir!_rJBginiiudeReepon呂日id舊510152QFrequency(kHz)Fitercmer.lila.gntuleSpecffcsticrs(S!SpecrFyc-rder:1MinimumorderTIibBttanuBticnatcuicffirequenc=e孚i&TtxMst3cB(haIfthepassbandpower)mereare門口optiona

20、.lparametersforthsdesignfnetnod.IRe&poneType通Lc-Wpa=k3-Hutipass-rBnrkp一dpiion孚ifierennaicrDes-ianWethodButterworthFIREquiriscleStrucdure:Direct-FarmII.Secc-ndUDrdjerScctiun-sTOC o 1-5 h zOrder:ISedlons.IStHtle:YeaSource:DesignedFitur蝕切.圖4-6低通濾波器設置最后得到2ASK解調電路如圖4-7所示:4.2.22ASK調制與解調電路仿真調制電路的仿真在設計完電路后對

21、電路的原理進行仿真測試，點擊Startsimulation按鈕即可開始仿真，然后雙擊示波器就可以看見波形。2ASK調制結果如圖4-8所示:圖4-8調制電路仿真圖從上到下依次為正弦波，2ASK波形，基帶波形。解調電路仿真2ASK解調電路仿真方法同調制電路，結果如圖4-9BQScopen回呂屜|回從殃E耳坯|日旨下Timeoffset:0圖4-9解調電路仿真圖從上到下依次為低通濾波后波形、抽樣判決后波形、2ASK波形、基帶波形。結論本設計分為利用Matlab編寫M文件仿真和利用simulink仿真調制電路和解調電路兩部分，調制電路選用的是乘法器實現，它是由數字基帶信號和載波相乘得到的。解調部分選用

22、的是相干檢波法來實現解調，2ASK已調信號經過低通濾波器濾波，再經抽樣判決輸出二進制基帶信號。結束語經歷了兩周的課程設計，我學習到了很多。它讓我認識到課程設計是培養學生綜合運用所學知識，發現，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。還有在此次設計過程中彼此的分工，相互協作的團隊精神也起到了很大的作用，在一定程度上決定了設計的成敗。通過這次課程設計，我對通信系統的仿真有了很大的了解，掌握的設計的方法和思路，提高了對系統的分析能力和解決能力。學會將知識運用于實際的方法，提高分析和解決問題的能力，也讓我掌握simulink仿真平臺的使用方法以及一些

23、基本通信電路的結構原理，應該說是收益良多。然而，在這次課程設計中，我也發現了很多自身的不足，比如基礎知識不扎實，容易煩躁，不細心等等。今后，我將多多注意，改變課程設計中自身的不足。7.參考文獻1薛定宇，陳陽泉.基于Matlab/Simulink的系統仿真技術與應用M.北京:清華大學出版社,20022MokhtariMohand,MarieMichel.MATLAB與SIMULINK工程應用M.趙彥玲，吳淑紅，譯.北京:電子工業出版社，2002樊昌信，曹麗娜，通信原理.國防工業出版社，2009薛山，MATLAB基礎教程.清華大學出版社，2011邵玉斌.Matlab/Simulink通信原理建模與

24、仿真實例分析.清華大學出版社,2008附錄：%信源a=randi(l,10,2);%產生隨機信號t=0:0.001:0.999;m=a(ceil(15*t+0.01);%信號向正方向舍入取整subplot(511)plot(t,m);%畫出信源波形axis(01.2-0.21.2);%設置坐標范圍title(信源)；%載波f=150;%正弦載波的頻率carry=cos(2*pi*f*t);%產生載波%2ASK調制st=m.*carry;%保證在t=0-0.999之間的時候，每次t的跳躍都會產生整數倍的增益”subplot(512);plot(t,st)%畫出2ASK信號axis(01.2-1.21.2)%設置坐標范圍title(2ASK信號)%加高斯噪聲nst=awgn(st,70);%添加高斯噪聲%解調部分nst=nst.*carry;%相干解調之乘以相干載波subplot(513)plot(t,nst)%畫出乘以相干載波后的信號axis(01.2-0.21.2);%設置坐標范圍title(乘以相干載波后的信號)%低通濾波器設計wp=2*pi*2*f*0.5;%通帶截止頻率ws=2*pi*2*f*0.9;%阻帶截止頻率Rp=2;%Rp是通帶波紋，As是阻帶衰減As=45;N,wc=buttord(wp,ws