基于simulink的用于载波提取的锁相环仿真

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题 目 基于Multisim 的锁相环解调系统仿真兰州理工大学毕业设计基于Multisim的锁相环解调系统仿真PLL Demodulation System Simulation Based on Multisim莫伟杰（MoWeijie）09250107摘要实现调频波解调的方法有很多，而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来实现鉴频，具有工作稳定，失真小，信噪比高等优点，所以被广泛用在通信电路系统中。

锁相环其原理是通过鉴相检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。

该文首先介绍了锁相环技术发展的现状、方向以及背景，并对PLL的原理进行了阐述。

在以上的基础上，分别设计了2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路，其功能为数字基带信号经过调制输出一个模拟信号，然后用锁相环进行解调，最后采用Multisim软件进行仿真。

在对2ASK、2FSK、2PSK解调时，低通滤波器输出的波形失真比较大，不过最后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。

在整个电路设计中，力求要做到电路简单，并完成任务书提到的要求。

关键词：调制；解调；Multisim；锁相环AbstrackThere are many ways to realize frequency wave demodulation, and PLL frequency which has the advantages of stable operation, small distortion, high signal-to-noise ratio and so on is achieved by using modern PLL frequency technology, so it is widely used in communication circuit system. Phase-locked loop through the difference of the phase detection of input signal and the output signal phase, and the detected phase difference signal into output voltage signal, the signal through a low pass filter. After the formation of the voltage control oscillator , the output signal of the oscillator frequency control.This paper first introduces the present situation, development direction, phase-locked loop technology as well as the background, and the principle of PLL is discussed. On the basis of the above, the modulation and demodulation circuit of 2ASK, 2PSK, 2FSK which function is a digital baseband signal is modulated by an analog signal and output were designed, and then useing the PLL demodulation, finally using Multisim software simulation. In the 2ASK, 2FSK, 2PSK demodulation, the output of the low pass filter waveform distortion is relatively large, but finally it can regenerate digital baseband pulse sampling decision circuit after shaping. In the circuit design, and strive to do a simple circuit, and complete the task book mentioned requirements.Keywords：modulate ；modulation ；PLL；Multisim目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究现状 (1)1.3 研究内容介绍 (2)第2章基本原理 (3)2.1 Multisim介绍 (3)2.2 锁相环基本原理 (5)2.2.1锁相环的基本组成 (5)2.2.2 锁相环的工作原理 (5)第3章调制解调电路设计 (8)3.1 2FSK调制解调电路设计 (8)3.1.1 2FSK调制电路设计原理 (8)3.1.2 2FSK调制单元电路的设计 (9)3.1.3 2FSK解调单元电路的设计 (12)3.1.4 2FSK解调电路的整体设计 (15)3.2 2PSK调制解调电路设计 (17)3.2.1 2PSK调制解调电路设计原理 (17)3.2.2 2PSK调制与解调电路的设计与仿真 (18)3.3 2ASK调制解调电路设计 (19)3.3.1 2ASK调制解调电路设计原理 (19)3.3.2 2ASK调制与解调电路的设计与仿真 (21)3.4 解调结果分析 (22)总结 (24)参考文献 (25)附录：(外文翻译) (27)致谢 (51)第1章绪论1.1 研究背景实现调频波解调的方法有很多，而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来实现鉴频方法，具有工作稳定失真小，信噪比高等优点，所以被广泛用在通信电路系统中。

Simulink是Simulation和link仿真链接。

是一个附加组件，为用户提供了一个建模与仿真的工作平台，由于许多功能是基于MATLAB平台的。

必须在MATLAB环境中运行，也把他称为一个MATLAB的工具箱。

以前MATLAB仿真编程是在文本窗口中进行的。

输入函数是命令和MATLAB 函数，在simulink 中与用户的交互接口是基于windows的模型化图形输入，用户可以通过单击拖动鼠标的方式绘制和组织系统，并完成对系统的仿真。

因此对于我们来说只需知道这些功能模块的输入输出、功能以及图形界面的使用方法。

就可以用鼠标和键盘进行仿真。

三种方法进入Simulink1、在MATLAB菜单栏中单击FILE,在下拉菜单的NEW选项中单击MODEL.2、在MATLAB工具栏中单击彩色图标，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘3、在MATLAB命令窗口中输入Simulink，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘。

一、模块的提取左键拖曳右键add to二、模块的移动放大和缩小移动：左键拖曳选中后用方向键脱离线移动按住shift 然后拖曳缩放 : 点击模块四个角拖曳三、复制粘贴和删除和windows一样删除选择clear四、模块的旋转：右键点击然后选择Flip block 顺时针转180度 rotate block顺时针90度。

五、模块名的修改移动：单击该模块名出现一个小框可以像文本一样修改移动还可以右键单击然后Hide name六、模块参数设置：双击七、模块连接：光标的箭头对准模块的输出端变成+后按下左键拖曳到另一个输入端松开左键。

八、连线的弯折开始画线时，在需要弯折的地方松开鼠标停顿一下，然后继续按下鼠标左键改变方向即可。

移动光标指向要移动的线段，然后拖动鼠标即可删除选中要删除的部分，然后delete直流电动机的直接启动新建一个simulink 仿真平台打开simulink然后点击新建打开simpowersystems的加号在electrical source中选择D C Voltage Source拖曳到仿真平台Elements里面选BreakerConnectors 里面选择Ground output把电源正端接到断路器的1端，电源负端接地。

通信工程专业《专业综合课程设计》题目基于Simulink的2FSK的调制与解调学生姓名魏冰学号 ********** 所在院(系)物理与电信工程学院专业班级通信工程专业 1103 班指导教师魏瑞完成地点物理与电信工程学院实验室2015年 1 月 16 日通信工程专业课程设计任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1101班学生姓名魏冰一、课程设计题目基于simulink的2FSK的调制与解调二、课程设计工作自 2014 年 12 月 22 日起至 2015 年 1 月 16 日止三、课程设计进行地点: 物理与电信工程学院实验室四、课程设计的内容要求：1.熟悉MATLAB的simulink仿真界面，使用仿真调制和解调信号。

2.利用所学原理，使用任意一种方法完成2FSK信号的调制与解调仿真。

3.在仿真的理想信道中加入噪声，并加入误码率进行计算。

4.撰写报告。

指导教师系(教研室)通信工程系接受任务开始执行日期2015年1月16日学生签名基于simulink的2FSK的数字信号解调魏冰（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1103班指导老师：魏瑞）【摘要】在通信工程领域中，实现调频波解调的方法有很多，锁相环是一种非常重要的技术。

锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来实现鉴频，具有工作稳定，失真小，信噪比高等优点，所以被广泛用在通信电路系统中。

锁相环其原理是通过鉴相检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。

在本次试验中，FSK的解调利用了锁相环法，其功能为数字基带信号经过调制输出一个模拟信号，然后用锁相环进行解调，最后采用Multisim软件进行仿真。

在对2FSK解调时，低通滤波器输出的波形失真比较大，不过最后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。

在整个电路设计中，力求要做到电路简单，并完成任务书提到的要求。

基于Simulink的通信系统建模与仿真——模拟通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）AM调制AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。

AM调制原理框图如下AM信号的时域和频域的表达式分别为式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。

AM解调AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。

AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。

AM相干解调原理框图如下。

相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。

如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

AM包络检波解调原理框图如下。

AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。

包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。

DSB调制在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。

DSB调制原理框图如下DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为DSB解调DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图SSB调制SSB调制分为滤波法和相移法。

滤波法SSB调制原理框图如下所示。

图中的为单边带滤波器。

产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。

产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。

滤波法SSB调制的频域表达式相移法SSB调制的原理框图如下。

图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。

相移法SSB调制时域表达式如下。

式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。

SSB解调SSB只能进行相干解调。

simulink仿真流程标题，深入了解Simulink仿真流程。

Simulink是一种用于建模、仿真和分析动态系统的工具，它可以帮助工程师们更好地理解和设计复杂的控制系统。

在本文中，我们将深入探讨Simulink的仿真流程，以帮助读者更好地了解如何使用Simulink进行系统仿真。

Simulink仿真流程可以分为以下几个步骤：1. 模型建立，首先，我们需要在Simulink中建立系统的模型。

这可以通过拖放各种组件来实现，包括传感器、执行器、控制器等。

这些组件可以通过连接线连接起来，以构建系统的整体模型。

2. 参数设置，在建立模型后，我们需要设置各个组件的参数，包括传感器的灵敏度、执行器的动态响应等。

这些参数设置将直接影响系统的仿真结果。

3. 信号输入，接下来，我们需要确定系统的输入信号，这可以是一个预先定义的信号，也可以是一个外部输入。

这些输入信号将作为系统的激励，驱动系统进行仿真。

4. 仿真运行，一切就绪后，我们可以开始运行仿真。

Simulink将根据模型和参数设置，以及输入信号，模拟系统的动态行为，并输出相应的仿真结果。

5. 结果分析，最后，我们需要对仿真结果进行分析。

这包括系统的响应曲线、稳定性分析、频域特性等。

通过对仿真结果的分析，我们可以评估系统的性能，并进行必要的调整和优化。

总的来说，Simulink的仿真流程涉及模型建立、参数设置、信号输入、仿真运行和结果分析等多个环节。

通过深入了解Simulink的仿真流程，我们可以更好地利用这一工具来进行系统建模和分析，从而更好地理解和设计复杂的控制系统。

实验十九滤波法及数字锁相环法位同步提取实验实验项目三数字锁相环法位同步观测（1）观测“数字锁相环输入”和“输入跳变指示”，观测当“数字锁相环输入”没有跳变和有跳变时“输入跳变指示”的波形。

（2）观测“数字锁相环输入”和“鉴相输出”。

观测相位超前滞后的情况从图中可以观察出，若前一位数据有跳变，则判断有效，“输入跳变指示”输出表示1；否则，输出0表示判断无效。

数字锁相环的超前—滞后鉴相器需要排除位流数据输入连续几位码值保持不变的不利影响。

在有效的相位比较结果中仅给出相位超前或相位滞后两种相位误差极性，而相位误差的绝对大小固定不变。

经观察比较，“鉴相输出”比“数字锁相环输入”超前两个码元。

（3）观测“插入指示”和“扣除指示”。

思考题：分析波形有何特点，为什么会出现这种情况。

因为可变分频器的输出信号频率与实验所需频率接近，将其和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器，比较的结果若是载波频率高了，就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲，相当于本地振荡频率降低；相反，若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲，相当于本地振荡频率上升，从而了达到同步的目的。

思考题：BS2恢复的时钟是否有抖动的情况，为什么？试分析BS2抖动的区间有多大？如何减小这个抖动的区间？有抖动的存在，是因为可变分频器的存在使得下一个时钟沿的到来时间不确定，从而引入了相位抖动。

而这种引入的误差是无法消除的。

减小相位抖动的方法就是将分频器的分频数提高。

实验二十模拟锁相环实验实验项目一VCO自由振荡观测（1）示波器CH1接TH8，CH2接TH4输出，对比观测输入及输出波形。

对比波形可以发现TH8与TH4信号输入与输出错位半个周期实验项目二同步带测量（1）示波器CH1接13号模块TH8模拟锁相环输入，CH2接TH4输出BS1，观察TH4输出处于锁定状态。

将正弦波频率调小直到输出波形失锁，此时的频率大小f1为400Hz ；将频率调大，直到TH4输出处于失锁状态，记下此时频率f2为9.25kHz 。

抑制载波的双边带调制解调系统仿真
一、抑制载波调制解调仿真原理：
在AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。

如果将载波抑制，只需在将直流0A 去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB ）。

调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。

而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。

假定调制信号()m t 的平均值为0，与载波相乘，即可形成DSB 信号，其时域表达式为()cos DSB c s m t t ω=式中，()m t 的平均值为
0。

DSB 的频谱为
()1[()()]2DSB c c s M M ωωωωω=++- DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号， 需采用相干解调(同步检波)。

另外，在调制信号()m t 的过零点处，高频载波相位有180°的突变。

除了不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频谱与AM 信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。

所以DSB 信号的带宽与AM 信号的带宽相同，也为基带信号带宽的两倍， 即2DSB AM H B B f ==
双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。

在解调过程中，输入信号和噪声可以分别单独解调。

设传输的基带信号为正弦波，其幅度为1，频率范围为1Hz 到10Hz ，载波频率为100Hz 。

传输信道为高斯白噪声信道，其信噪比SNR 为10dB 。

系统仿真采样率设置为1000Hz 。

二、Simulink 仿真模型：
三、仿真结果：。

锁相环电路仿真1111201 曹雷 1111120108摘要: 锁相环(P L L ) 频率合成器是一种应用很广的频率合成技术, 自40 年代锁相环技术出现并应用到今天, 它一直在频率合成领域占主导地位。

随着集成电路技术的发展, 许多厂家研制出了通用的鉴频/ 鉴相器、V C O 、分频器等集成化器件, 甚至出现了许多型号的单片锁相环集成电路。

这给锁相环的设计应用带来了极大的方便, 根据不同的频率带宽要求选择合适的鉴频/ 鉴相器、V CO、分频器等器件, 设计人员设计好环路滤波器就可以完成锁相环频率合成器的设计合指标要求很大程度上依赖于锁相环路的响应函数是否设计得合适。

由于在实际电路中往往加入辅助滤波器、增益控制等电路, 以及存在分布电阻电容等因素, 电路的实际响应很难做到和设计值一致, 因此在制作锁相环前对环路进行建模仿真将有助于提高设计效率。

下面介绍一种锁相环的模型。

关键词: 锁相环; Multisim1 锁相环的仿真模型首先在Multisim 软件中构造锁相环的仿真模型( 图1) 。

基本的锁相环由鉴相器( PD) 、环路滤波器( LP) 和压控振荡器( VCO) 三个部分组成。

图中,鉴相器由模拟乘法器A 1 实现, 压控振荡器为V3 , 环路滤波器由R1 、C1 构成。

环路滤波器的输出通过R2、R3 串联分压后加到压控振荡器的输入端, 直流电源V2 用来调整压控振荡器的中心频率。

仿真模型中, 增加R2、R3 及V2 的目的就是为了便于调整压控振荡器的中心频率。

2 锁相接收机的仿真电路直接调频电路的振荡器中心频率稳定度较低,而采用晶体振荡器的调频电路, 其调频范围又太窄。

采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。

其结构原理如图2 所示。

实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外, 也就是说, 锁相环路只对慢变化的频率偏移有响应, 使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上。

而随着输入调制信号的变化, 振荡频率可以发生很大偏移。