實驗二 數(shù)字信號載波調(diào)制

1、數(shù)字信號載波調(diào)制實驗指導(dǎo)書數(shù)字信號載波調(diào)制實驗一、實驗?zāi)康?、運用MATLAB軟件工具仿真數(shù)字信號的載波傳輸研究數(shù)字信號載波調(diào)制ASK、FSK、PSK在不同調(diào)制參數(shù)下的信號變化及頻譜。2，研究頻移鍵控的兩種解調(diào)方式；相干解調(diào)與非相干解調(diào)。3、了解高斯白噪聲方差對系統(tǒng)的影響。4、了解偽隨機序列的產(chǎn)生，擾碼及解擾工作原理。二、實驗原理數(shù)字信號載波調(diào)制有三種基本的調(diào)制方式：幅度鍵控（ASK），頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。它們分別是用數(shù)字基帶信號控制高頻載波的參數(shù)如振幅、頻率和相位，得到數(shù)字帶通信號。在接收端運用相干或非相干解調(diào)方式，進行解調(diào)，還原為原數(shù)字基帶信號。在幅度鍵控中，載波幅度是

2、隨著調(diào)制信號而變化的。最簡單的形式是載波在二進制調(diào)制信號1或0的控制下通或斷，這種二進制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控（00K）。二進制幅度鍵控信號的頻譜寬度是二進制基帶信號的兩倍。在二進制頻移鍵控中，載波頻率隨著調(diào)制信號1或0而變，1對應(yīng)于載波頻率f1，0對應(yīng)于載波頻率f2，二進制頻移鍵控己調(diào)信號可以看作是兩個不同載頻的幅度鍵控已調(diào)信號之和。它的頻帶寬度是兩倍基帶信號帶寬（B）與之和。在二進制相移鍵控中，載波的相位隨調(diào)制信號1或0而改變，通常用相位0°和180°來分別表示1或0，二進制相移鍵控的功率譜與通一斷鍵控的相同，只是少了一個離散的載頻分量。m序列是最常用的一種偽隨機序列

3、，是由帶線性反饋的移位寄存器所產(chǎn)生的序列。它具有最長周期。由n級移位寄存器產(chǎn)生的m序列，其周期為序列有很強的規(guī)律性及其偽隨機性。因此，在通信工程上得到廣泛應(yīng)用，在本實驗中用于擾碼和解擾。擾碼原理是以線性反饋移位寄存器理論作為基礎(chǔ)的。在數(shù)字基帶信號傳輸中，將二進制數(shù)字信息先作“隨機化”處理，變?yōu)閭坞S機序列，從而限制連“0”或連“l(fā)”碼的長度，以保證位定時信息恢復(fù)的質(zhì)量，這種“隨機化”處理稱為“擾碼”。在接收端解除這種“擾亂”的過程稱為“解擾”。當輸入二進信息碼為全0碼時，擾碼器實際上就是一個m序列偽隨機碼發(fā)生器。三、實驗系統(tǒng)組成本實驗是運用MATLAB軟件的集成開發(fā)工具SIMULIK來實現(xiàn)對頻移

4、鍵控FSK、相移鍵控PSK、幅度鍵控ASK、m序列發(fā)生器，擾碼器與解擾器等各個實驗系統(tǒng)的仿真，每個子實驗系統(tǒng)都是由各種模塊組成的，實驗者可以在系統(tǒng)上進行不同參數(shù)的設(shè)置或更改可進行FSK、PSK、ASK各種調(diào)制波形及頻譜研究；了解不同的解調(diào)方式；了解高斯白噪聲對系統(tǒng)的影響；進行擾碼與解擾研究。實驗系統(tǒng)組成：本實驗類型為：Digital Signal System具體實驗欄有：Basic Source（sim）基本信源m-sequence scramble and Deseramble（sim） m序列擾碼與解擾2ASK modulation and demodulation（sim） 2ASK調(diào)

5、制與解調(diào)2PSK modulation and demodulation（sim） 2PSK調(diào)制與解調(diào)2FSK modulation and coherent2FSK調(diào)制與相干解調(diào)demodulation（sim）2FSK modulation and no.coherent 2FSK調(diào)制與非相干解調(diào) demodulation（sim）2FSK through channel（sim） 2FSK通過信道四、實驗內(nèi)容及步驟1、開機進入Windows桌面。2、雙擊桌面上的MATLAB快捷圖標，進入命令窗。3、鍵入：C102，進入仿真實驗界面。4、選擇Digital Signal System實驗類

6、型，這時在具體實驗項目欄中列出該實驗所包含的具體七項實驗。5、選擇2ASK實驗，再按下RUN按鈕，即進入該實驗框圖界面。選擇Simulation菜單下的Start即可開始該實驗的仿真運行。a. 從Scope1觀察調(diào)制信號與已調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2和Scope3分別觀察2ASK解詞信號通過包絡(luò)檢波和低通濾波器的波形。從Scope2中觀察2ASK解詞信號通過包絡(luò)檢波的波形如下圖：從Scope3中觀察2ASK解詞信號通過低通濾波器的波形如下圖：c. 從Scope4觀察2ASK調(diào)制信號與解調(diào)信號的對比波形。d. 從FFT Scope觀察2ASK頻譜。e. 改變載波頻率參數(shù)，使其不為基帶

7、信號的整倍數(shù)，然后再進行仿真運行，觀察Scope1，與未改變參數(shù)前有什么不同。操作：雙擊載波模塊，獲得載波參數(shù)對話框圖，將頻率參數(shù)進行更改后，再單擊“Apply”按鈕，確認后，再單擊“Close”退出對話框，修改參數(shù)完畢。相位發(fā)生了改變*f. 雙擊低通濾波器模塊，獲得參數(shù)對話框。試改變低通濾波器的截止頻率參數(shù)，使截止頻率比原來的參數(shù)增大或減小，然后再進行仿真運行?？纯唇庹{(diào)波形有什么變化?相位差發(fā)生了改變實驗記錄：1） 回答ASK實驗系統(tǒng)由哪些模塊所組成。采用哪種類型的解調(diào)器。答：ASK實驗系統(tǒng)由信號源，載波，調(diào)制器，信道，解調(diào)器，接收機等模塊組成。ASK實驗系統(tǒng)采用包絡(luò)檢測器解調(diào)。2）記錄2A

8、SK已調(diào)信號的時域波形及頻譜圖。2ASK已調(diào)信號的時域波形如下：2ASK已調(diào)信號的頻譜圖如下：6、選擇2PSK實驗，再按下RUN 2PSK按鈕，進入該實驗框圖界面。選擇Simulation菜單下的Start即可開始該實驗的仿真運行。 a. 從Scopel觀察調(diào)制信號與己調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2觀察調(diào)制信號與解調(diào)信號的對比波形。c. 從FFT Scopel、FFTScope2、FFTScope3可分別觀察調(diào)制信號、PSK已調(diào)信號、PSK解調(diào)信號的頻譜。FFT Scopel觀察調(diào)制信號的頻譜：FFT Scope2觀察PSK已調(diào)信號的頻譜： FFT Scope3觀察PSK解調(diào)信號的頻譜

9、：d. 將手動開關(guān)打向m sequence,Bp改變調(diào)制信號，再觀察各Scope波形及FFTScope頻譜與10序列作為調(diào)制號有什么不同。 操作：單擊開關(guān)位置，出現(xiàn)四方黑點后，再單擊菜單上的Edit。選擇Look Under Mask。再雙擊開關(guān)所要打向的位置。Scope1:Scope2:FFT Scope1:FFT Scope 2:Scope3:實驗記錄：1） 記錄2PSK已調(diào)信號的時域波形及頻譜圖。2PSK已調(diào)信號的時域波形:2PSK已調(diào)信號的頻譜圖：2） 回答2PSK實驗系統(tǒng)由哪些模塊所組成。答：2PSK實驗系統(tǒng)由信源，調(diào)制器，本地載波，濾波器，接收機，抽樣判決器等模塊組成。7、選擇2F

10、SK調(diào)制與相干解調(diào)實驗，再按下RUN 2FSK按鈕，進入該實驗框圖界面，并進行仿真運行。a. 從Scope1觀察調(diào)制信號與已調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2觀察調(diào)制信號與解調(diào)信號的對比波形。c. 從Scope3觀察載波波形。d. 從FFTScopel觀察已調(diào)信號的頻譜圖e. 雙擊載波模塊，獲得參數(shù)設(shè)置對話框，了解f1和f2的頻率參數(shù)后，試改變f1和f2的頻率參數(shù)值，再進行仿真運行。觀察FFTScopel頻譜，與原頻譜進行比較，有何不同?f1=3840 f2=1920 變成f1=3600 f2=1800改變f1和f2的頻率參數(shù)之后，載波頻率也會隨之改變。實驗記錄：1） 記錄已調(diào)信號的時域波

11、形及頻譜圖。已調(diào)信號的時域波形如下：已調(diào)信號的頻譜圖如下：2） 回答FSK實驗系統(tǒng)由哪些模塊所組成。答：FSK實驗系統(tǒng)由信源，調(diào)制器，高斯信道，解調(diào)器，抽樣判決器，帶通，低通濾波器等模塊組成。8、選擇2FSK調(diào)制與非相干解調(diào)實驗，再按下RUN按鈕，進入該實驗框圖界面，并進行仿真運行。a. 從Scopel觀察調(diào)制信號與已調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2觀察調(diào)信號與解調(diào)信號的對比波形。c. 從FFTScope觀察已調(diào)波頻譜。d. 了解實驗系統(tǒng)各主要模塊的參數(shù)設(shè)置情況，試改變帶通濾波器BPF1和BPF2的高低截止頻率參數(shù)，再進行仿真運行，看看解調(diào)情況有何不同。答：原來帶通濾波器BPF1和BPF

12、2的高低截止頻率參數(shù)為12000-26000Hz、 31000-45000Hz，改變?yōu)?0000- 30000Hz、30000-50000HzScope1:Scope2:FFT Scope1:9、選擇2FSK through channel實驗，再按下RUN按鈕，進入該實驗界面，并進行仿真運行。a. 從Scopel觀察調(diào)制信號與已調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2觀察已調(diào)信號與已調(diào)信號通過信道后的對比波形。c. 從Scope3觀察調(diào)制信號與相干解調(diào)波。d. 從Scope4觀察調(diào)制信號與非相干解調(diào)波。e. 雙擊高斯信道模塊，獲得參數(shù)設(shè)置對話框，試改變信道方差，由來的0.1改變?yōu)閘或0.01再

13、進行仿真運行，觀察各Scope波形情況a. 從Scopel觀察調(diào)制信號與已調(diào)信號的對比波形。b. 從Scope2觀察已調(diào)信號與已調(diào)信號通過信道后的對比波形。c. 從Scope3觀察調(diào)制信號與相干解調(diào)波。d. 從Scope4觀察調(diào)制信號與非相干解調(diào)波。五、實驗及報告要求1、熟悉了解實驗系統(tǒng)的各模塊組成框圖及功能。2、了解各個子系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)置。3、整理記錄實驗所要求記錄的實驗波形及頻譜圖。4、回答思考題。5、打*號的題為選作題。六、思考題1、從你所觀察到的以10序列作為調(diào)制信號的ASK、PSK、FSK頻譜圖，在理論上你能得到什么結(jié)論?答：從所觀察到的以10序列作為調(diào)制信號的ASK、PSK、FSK頻譜圖可以得出結(jié)論，信號能量主要集中在載波信號上2、試回答在FSK調(diào)制解調(diào)實驗中，改變信道高斯噪聲方差對調(diào)制解調(diào)的影響。答：改變高斯噪聲方差使之減小后，解調(diào)信號變得更加光滑，與實際信號的差別減小，誤碼率降低。3、在PSK調(diào)制解調(diào)實驗中。是否觀察到用10序列作為調(diào)制信號時，