2ASK調(diào)制及相干解調(diào)設(shè)計(jì)

1、 2ASK調(diào)制及相干解調(diào)電路設(shè)計(jì)班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：成 績：電子與信息工程學(xué)院信息與通信工程系1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)matlab軟件，應(yīng)用simulink建模進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。2、加深理論課上所學(xué)的有關(guān)2ASK調(diào)制與相干解調(diào)的理解。3、培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問題的能力。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用simulink對(duì)系統(tǒng)建模進(jìn)行2ASK調(diào)制及相干解調(diào)電路設(shè)計(jì)2、輸入數(shù)字信號(hào)序列并進(jìn)行接收判決。3、通過仿真給出信號(hào)經(jīng)過各器件輸出波形。4、對(duì)解調(diào)原理進(jìn)行分析。3 應(yīng)用軟件簡介3.1 MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司生產(chǎn)的一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算專門設(shè)計(jì)的交互式大型軟件，是一個(gè)可以

2、完成各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它不僅是一個(gè)在各類工程設(shè)計(jì)中便于使用的計(jì)算工具，而且也是一個(gè)在數(shù)學(xué)、數(shù)值分析和工程計(jì)算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的教學(xué)工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各類工業(yè)應(yīng)用中更有不俗的表現(xiàn)。MATLAB可以在幾乎所有的PC機(jī)和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Windows、UNIX等各種系統(tǒng)平臺(tái)。3.2 Simulink簡介Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書

3、寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率

4、系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。4 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)的理論分析4.1 2ASK調(diào)制原理振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞信息，而其頻率和初相位保持不變。在2ASK中，載波幅度只有兩種變化，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息“0”或“1”。2ASK信號(hào)其表達(dá)式是： (4-1)其中： (4-2)式中：Ts為碼元持續(xù)時(shí)間；g（t）為持續(xù)時(shí)間為Ts的基帶脈沖波形。通常假設(shè)g(t)是高度為1

5、、寬度為Ts的矩形脈沖；an是第n個(gè)符號(hào)的電平取值。 (4-3)2ASK信號(hào)產(chǎn)生通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法，相應(yīng)的調(diào)制器如圖4-1 4-2所示。圖4-1 模擬相乘法圖4-2 數(shù)字鍵控法4.2 2ASK解調(diào)原理2ASK信號(hào)有兩種解調(diào)方式，分別是包絡(luò)檢波和相干解調(diào)，由于相干解調(diào)比包絡(luò)檢波效果要好，本設(shè)計(jì)我們使用相干解調(diào)，這里介紹相干解調(diào)的原理。相干解調(diào)的框圖如圖4-3：圖4-3 2ASK相干解調(diào)框圖圖中的乘法器與低通濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成相干解調(diào)器。其中是產(chǎn)生的本地載波。當(dāng)接收端的本地載波與接收信號(hào)中的載波完全同頻同相時(shí)，稱為雙方同步，于是輸出信號(hào)為。低通濾波器濾除高頻分量，輸出，系統(tǒng)可無

6、失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。5 仿真設(shè)計(jì)5.1 Simulink下的2ASK相干解調(diào)系統(tǒng)仿真電路圖圖5-1 2ASK相干解調(diào)仿真框圖5.2 模塊以及參數(shù)設(shè)計(jì)5.2.1 伯努利二進(jìn)制發(fā)生器模塊伯努利二進(jìn)制發(fā)生器模塊如圖5-2所示，各參數(shù)設(shè)置：Probability of a zero 概率設(shè)為0.5，initial seed設(shè)為61， Sample time抽樣時(shí)間為1S。如圖5-3。圖5-2 伯努利二進(jìn)制發(fā)生器圖5-3 伯努利二進(jìn)制發(fā)生器參數(shù)設(shè)置5.2.2 正弦波產(chǎn)生器正弦波 Sine Wave電路模塊如圖5-4。參數(shù)設(shè)置為：頻率設(shè)為100rad/sec。如圖5-5。圖5-4 正弦波產(chǎn)生模塊圖5-5

7、正弦波產(chǎn)生模塊參數(shù)設(shè)置5.2.3 乘法器乘法器 Product如圖5-6；模塊的參數(shù)設(shè)置為：輸入端數(shù)量設(shè)為2。如圖5-7。圖5-6 乘法器圖5-7 乘法器參數(shù)設(shè)置5.2.4 低通濾波器低通濾波器 Analog Filter Design，如圖5-8。模塊的參數(shù)設(shè)置如圖5-9。圖5-8 低通濾波器圖5-9 低通濾波器參數(shù)設(shè)置5.2.5 零階保持器零階保持器的作用是在信號(hào)傳遞過程中，把第nT時(shí)刻的采樣信號(hào)值一直保持到第(n+1)T時(shí)刻的前一瞬時(shí)，把第(n+1)T時(shí)刻的采樣值一直保持到(n+2)T時(shí)刻，依次類推，從而把一個(gè)脈沖序列變成一個(gè)連續(xù)的階梯信號(hào)。因?yàn)樵诿恳粋€(gè)采樣區(qū)間內(nèi)連續(xù)的階梯信號(hào)的值均為常

8、值，亦即其一階導(dǎo)數(shù)為零，故稱為零階保持器。電路模塊如圖5-10，參數(shù)設(shè)置如圖5-11。圖5-10 零階保持器模塊圖5-11 零階保持器參數(shù)設(shè)置5.2.6 量化器電路模塊如圖5-12。參數(shù)設(shè)置：量化區(qū)間（Quantization interval）：0.5。如圖5-13。圖5-12 量化器圖5-13 量化器參數(shù)設(shè)置5.2.7 示波器示波器Scope的參數(shù)設(shè)定為：接口有5個(gè)，時(shí)間范圍是自動(dòng)調(diào)整。圖5-14 示波器通道一波形為伯努利二進(jìn)制發(fā)生器產(chǎn)生的一系列1.0信號(hào)通道二波形為調(diào)制后的二進(jìn)制振幅鍵控波形通道三波形為經(jīng)過乘法器的相當(dāng)于整流通道四波形為經(jīng)過低通濾波器后的波形通道五波形為定時(shí)脈沖抽樣解調(diào)的波形6 仿真結(jié)果圖6-1 仿真結(jié)果波形7 心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)，是用Simulink來實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。拿到任務(wù)后我查閱了很多相關(guān)的資料來學(xué)習(xí)matlab的Simulink仿真，同時(shí)也對(duì)課本關(guān)于二進(jìn)制振幅鍵控的調(diào)制解調(diào)原理的內(nèi)容進(jìn)行了復(fù)習(xí)。有了一些初步的準(zhǔn)備我開始著手本次的仿真設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)一個(gè)新的軟件功能時(shí)，開始很容易因?yàn)椴皇煜ぼ浖霈F(xiàn)仿真錯(cuò)誤，不出結(jié)果，等等各方面的問題，這時(shí)候我們必須投入足夠的耐心。本次設(shè)計(jì)，我了解了更多MATLAB的知識(shí)，也對(duì)課本內(nèi)容有了更加深刻的理解，對(duì)于軟件的操作熟練程度為我以后的學(xué)習(xí)和工作