通信工程专业
《通信原理》课程设计
题目 FSK移频键控实现数字信号的调制
学生姓名 JIANG X X学号 XXXXXXXXXX
所在院(系)陕西理工学院物理与电信工程学院
专业班级通信工程专业 11XX班
指导教师 XIONG X X 合作者杨X X 、薛X X 完成地点陕西理工学院物理与电信工程学院实验室
2013年 3 月 14 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1103班学生姓名 JIANG X X
一、课程设计题目 FSK移频键控实现数字信号的调制
二、课程设计工作自 2013 年 3 月 4 日起至 2013 年 3 月 22 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：
一．任务及要求：
1.产生10011001数字信号；
2.采用FSK移频键控方式，实现上述数字信号的发射；
3.设计电路在matlab环境中，利用simulink完成设计电路的仿真；
4.制作电路；
二．参考资料：
1.通信原理
2.通信原理实验指导书
3.MATLAB基础教程
指导教师 XIONG X X 系(教研室)通信工程系
接受任务开始执行日期2013年3月4日学生签名 JIANG X X
FSK移频键控实现数字信号的调制
JIANG.......
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1103班，陕西汉中723003）
指导教师：XIONG......
【摘要】移频键控，或称数字频率调制。其基本原理是利用载波的频
率变化来传输数字信号，实现现代科技的需求。需被传送的数字信号与高频载波1一起经过MC1496相乘器1，另外让数字信号经过74LS04反相器再与高频载波2一起经过MC1496相乘器2，使芯片工作于高电平；让输出的已调信号通过放大电路，再将俩已调信号经由74LS283相加器输出调制信号。实际电路板连接电路，通电测试可得正确波形。
【关键词】相乘器；反相器；放大电路；相加器
【中图分类号】TN702 【文献标志码】A
Modulation of FSK frequency shift keying digital signal
Jiang ......
(GradeXX,Class11,Major of Communication Engineering，School of Physics and
telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)
Tutor: Xiong ......
[Abstract]Frequency shift keying, digital frequency modulation. The basic principle is
to transmit digital signals by using carrier frequency, modern science and technology needs. To digital signal and the high frequency carrier wave is transmitted in 1 with MC1496 multiplier 1, in addition to the digital signal through the 74LS04 inverter with high frequency carrier 2 with 2
MC1496 multiplier, the chip work in high level; let the output modulated signal by amplifying circuit, then the two modulated signal via a 74LS283 adder output the modulated signal. The actual circuit board connecting circuit, power on test can correctly waveform.
[Key words]Multiplier; inverter; amplifier circuit; adder
目录
摘要 (3)
Abstract (3)
引言 (5)
一、课程设计目的 (6)
二、课程设计内容 (6)
三、课程设计要求 (6)
基于MATLAB/Simulink的模拟通信系统的仿真 (7)
1、课设原理 (7)
1.1、数字调制原理 (7)
2、理论计算 (9)
3、实现方法 (9)
3.1、MATLAB/Simulink仿真实现 (9)
3.2、Proteus中的电路仿真 (11)
3.3、proteus中的仿真单元电路图的元器件分析 (13)
3.3.1、信号发生器（高频载波、信号源）的设计 (13)
3.3.2、信号反向电路的设计 (13)
3.3.3、信号相乘电路的设计 (14)
3.3.4、信号放大电路的设计 (15)
3.3.5、信号相加电路的设计 (15)
4、仿真中发现的问题和解决的方法 (16)
5、结论 (16)
6、总结 (17)
7、致谢 (18)
8、参考文献 (18)
9、附录1、2 (19)
引言
现代通信技术的发展日新月异，而且正在迅速地向各个领域渗透。随着科学技术的进步，通信事业得到了飞速发展，信息的传送也由模拟传输转向数字传输，信息越来越多地作为数字脉冲之间的时间或相位的变化而传送出去。信息已经成为一种重要的社会资源，成为人类生存及社会进步的重要推动力，信息的开发和利用已成为社会生产力发展的重要标志。信号是信息的载体，通过信号传递信息。为了有效地传播和利用信息，常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号。这样，对信号进行数字调制显的尤其重要，这种利用模拟调制方法随着现代调制方法的出现而陷入了困境。为了可靠地进行通信，现代调制方法更钟情于频率和相位调制。而大量的实验造成过多的资源以及时间的浪费，精英们看到这些弊端，想到了利用计算机。而在这一切的需求上，我们有了仿真设计。仿真设计必然要用到仿真软件，利用各类仿真软件，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统。将动态系统仿真软件应用于通信原理的实验中，从而为我们提供了极好的通信系统开发、设计、模拟、调试和分析的平台。
数字调制技术是实现现代通信的重要手段。通过调制，改变信号的传输频率和所占频带宽度，从而易于在电导体、光纤或电磁波空间传输，从而改善信号的抗噪声性能。数字调制的实现，促进了通信的飞速发展。研究数字通信调制理论，提供有效调制方式，压缩信号传输频带，提高信道复用效率，提高信号传输可靠性，在实际中有着重要意义。
一、课程设计目的
为了使学生加深对所学的通信原理知识的理解，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握通信原理的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要的工程训练、初步的科学研究方法训练和实践锻炼，增强分析问题和解决问题的能力，了解通信系统的新发展。
二、课程设计内容
通过使用MATLAB/Simulink仿真设计一个FSK移频键控调制器，使其能够实现数字信号的传输，并测出理论波形及参数，观察不同参数下波形的输出及变化。最后说明每个器件的功能及作用。
三、课程设计要求
1、通过通信原理课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。
2、掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。
3、掌握通信系统安装的基本知识和技能，培养对通信电路系统的整机调试和检测的能力。
4、了解通信工程专业的发展现状及发展方向。
基于MATLAB/Simulink 的
模拟通信系统的仿真
1、课设原理
数字频率调制又称频移键控，记作FSK ；二进制频移键控记作2FSK 。
1.1、数字调制原理：
移频键控(FSK)是数字通信中较常用的一种调制方式，特别是在无线短波通信中应用较为广泛。FSK 除了实现设备简单、调制与解调方便外，更重要的是这种调制方式具有较好的抗多径时延性能。在分析FSK 产生原理和常用方法的基础上，通过软件实现2FSK 的产生，经示波器观测和工程实践，验证了其正确性和有效性。
FSK 是信息传输中使用得较早的一种数字调制方式,实现起来较容易,在中低速数据传输中得到了广泛的应用。因FSK 技术的实用性和高效率,现在发展了多进制数字频率调制,它用多个频率的正弦振荡分别代表不同的数字信息。FSK 解调系统仿真适应良好数位领域因此广泛应用于需要传输的数据广播、导航、通信网等。FSK 是在数字信号调制中使用较典型的一种调制方式，其利用载波的频率变化来传递数字信息0或1（符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频）。由于其实现起来较容易、抗噪声与抗衰减的性能较好，因此，在中低速数据传输(传输速率在1200bit ／s 以下)中得到了广泛的应用。二进制频移键控记做2FSK,用所传输的数字消息控制载波的频率。
从原理上讲，二进制FSK 的调制器可以采用模拟调频电路实现，也可以用键控法实现，后者较为方便。2FSK 键控法就是利用受矩形波脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通的。而此次我们小组的方案便是取用键控法来实现数字信号的传输。以下是俩种方案的比较：
模拟调频法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图（a ）所示。
（a ）
数字键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，
以此对两个载波发生器进行选通。如图（b）所示。
（b）
这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，这是一类特殊的FSK(CPFSK)；而数字键控法产生的2FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。在实际通信系统中，大部分信道不能直接传输基带信号，必须用基带信号对载波波形的参量控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即以正弦波作为载波数字调制系统。和模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式。
调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信方式，由于这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能强，因此在低数据传输系统中应用较为的广泛。利用载频频率变化来传输数字信息的。数字载频信号又可分为相位离散和相位连续两种情况。若两个振荡器频率分别有不同的独立振荡器提供，他们之间的相位互不相关，这就是相位离散的数字调频信号；若两个振荡器频率有同一振荡信号提供，对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载波就是相位连续的数字调频信号。在数字通信系统中，由于基带数字信号包含了丰富的低频部分，如果要远程传输，特别是在有限带宽的高频信道无线或光纤信道传输时，必须对数字信号进行载波调制，使基带信号的功率谱搬移到较高的载波频率上，这就称为数字调制。它可以分别对载波的幅度、频率、相位进行调制。于是有ASK（移幅键控）、FSK（移频键控）、PSK（移相键控）等调制方式。数字调制同时也是时分复用的基本技术，其中FSK是利用数字调制载波的频率，是信息传输较早的一种传输方式。
2、理论计算：
由于二进制基带信号1符号对应载波频率，0符号对应于载波频率，故二进制频移键控信号可以看作是俩个不同载波二进制振幅键控信号的叠加。即得其时域表达式： )cos(])([)cos(])([)
cos(·)()cos()()(221122112θωθωθωθω?+-++-=+++=∑∑∞-∞=∞-∞=t nT t g a t nT t g a t t g t t g t n s n n s n FSK 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 {P ,0P 11概率，概率-=
n a {P 1,0P 1-=概率，概率n a 其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。
3、实现方法
3.1、MATLAB/Simulink 仿真实现：
2FSK
调制仿真系统原理图：
MATLAB/Simulink 仿真的数字键控法电路图
MATLAB/Simulink中封装图
各个模块具体参数设置：
正弦波发生器1 正弦波发生器2
基带信号发生器
仿真波形
修改参数运行后的输入、输出波形如图：
MATLAB/Simulink环境下的
“2FSK移频键控的数字信号输出”仿真波形3.2、Proteus中的电路仿真
运用proteus仿真FSK移频键控的调制实现电路图
Proteus中的参数设置
各参数设置如下所示：
高频载波1的参数高频载波2的参数
信号源方波的参数设置
Proteus中的仿真波形
左图为高频载波1、2在proteus中信号源没有加入反向器时的对应波形，右图为信号源加入反向器后的高频载波1、2的对应波形。
此时为俩个高频载波通过相加器后的叠加波形，即调制载波信号。
3.3、proteus中的仿真单元电路图的元器件分析
3.3.1、信号发生器（高频载波、信号源）的设计
本次试验中，由于课设要求，我们只需做信号的调制，所以在设计信号发生器部分时采用proteus仿真软件中的函数信号发生器代替。在仿真时修改必要的参数，保证信号的输出符合条件。
3.3.2、信号反向电路的设计
反相器的作用是使信号源在搭载到俩个不同频率的高频载波上时，按需取反，表现出信号源“1”、“0”的状态。在试验中，我们采用74系列中74LS04
芯片作为反相器，经过查询，该芯片内部有6个“非门”，#14管脚作为高电平，#7管脚接地；其余每俩个管脚构成一对反向器。
非门（反相器74LS04）芯片管脚图
3.3.3、信号相乘电路的设计
相乘器的作用是让俩信号函数卷积，在本实验中，我们让方波信号源分别与高频载波1、2通过相乘器，目的是得到调制信号。起相乘作用的芯片选用MC1496。MC1496是四象限模拟乘法器，其引脚图如下图所示。其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V5与V6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8为差分放大器V5与V6的恒流源。试验中，取#1管脚为信号输入端，#8管脚为高频载波输入端，#6管脚为输出端。#14执高电平。
MC1496引脚图
proteus仿真相乘器
3.3.4、信号放大电路的设计
放大电路能将想要传送的调制信号增强，提高信号的输送范围及降低失真。本实验中用三极管作为放大器件，构成共射放大电路。其中电阻用来偏压、反馈
及提供负载，极性电容是用来耦合调制信号的。
Proteus中仿真信号放大电路
3.3.5、信号相加电路的设计
相加器起的作用是使调制信号叠加在一起，完成整个仿真，得到完整的输出波形。实验中采用74LS283芯片，74LS283是具有超前进位的 4 位全加器,取#16管脚作为高电平，#8管脚接地（也可以不接），任取同级A/Y管脚作为二输入,S管脚为一输出的端口，将前面俩个不同的调制信号输入，由S输出端输出既得需要的已调信号。
74LS283的管脚图
Proteus中的仿真相加器
4、实验中发现的问题和解决的方法
因为在前一学期的学习中已经用到过MATLAB/Simulink、Proteus等仿真软件，所以在这段时间里计算机仿真方面没有存在太多问题，只是会存在类似调节峰峰值、频率等方面的小瑕疵。主要的不满意之处，其实是在硬件功能实现方面。通过对查阅相关的书籍，对FSK调制过程及相关参数有所了解，熟悉MATLAB中Simulink系统设计及仿真软件，了解各窗口的作用及使用方法后，再建立FSK
调制系统的模型，进行仿真实验，然后观察波形纪录相应的数据，最后进行分析，了解了FSK调制的整个过程。在此实验中，感觉FSK运行的速度慢，高速性能不是很好，要想在对通信的数据传输速率要求越来越高的情况下生存下去，就必须解决这一问题，现在逐渐被相移键控所取代。本次通过MATLAB/Simulink软件对FSK调制传输数字信息的载波频率，进而进行仿真设计，过程简单易懂。可以看出，FSK技术广泛应用在广播、导航、通信网等高科技领域。2FSK信号的数字调制方式大大降低了传统方法硬件电路的复杂性，提高了系统的灵活性。
在实验的初期，我们各自从不同渠道收集了大量的关于实验的资料，整合后决定出最终方向。在软件仿真方面，我们一直很顺利，能够得到所需要的结果。在硬件拼接时，由于元器件不足的问题，我们被迫换掉了原先的方案，改用可替换芯片。例如：原本实验只需一片MC4066P既能完成载波与信号的调制以及已调信号的叠加，从而可以明确地得到实验波形，但是因为4066短缺，最后我们只能依赖俩片MC1496芯片和一片74LS283芯片来替代MC4066P。这从一定程度上增加了实验的不确定性，而且可能不能明显的观察到变化。
再有就是实验电路板的问题。实验中我们经常要在测电路的时候用手紧压相关器件，因为器件与导线之间不能很好地连接，让我们兜了一个大圈子。
实验器件也是折腾我们的问题。在领到器件后才发现，有的芯片根本就没办法使用，只能当导线用。所以，为了确定实验的正常进行，我们只能在实验室里一个一个的检查每个芯片的每一个有用管脚。
基本克服所有困难后，我们终于得到了较为可行的波形输出。观察波形后我发现，若加入的载波幅度过小，就无法在示波器上观察到调制信号。而且，对比信号源与已调信号能够发现，后者有延时现象。
结论
FSK是信息传输中使用得比较早的一种调制方式，也是数字通信中用的比较广的一种方式，具发展潜力。通常数据率在低于1200b/s时使用FSK方式。2FSK 调制技术在与众多数字调制的比较中，它的误码率虽不是最好的，但是也不是最差，设备复杂程度也是一样属于中等，FSK带宽较宽频谱利用率低。同时FSK 调制系统具有抗干扰、抗噪声、抗衰减性能较强、技术复杂程度低、成本低等诸多优点。
经过实验，我脑海中更加清晰的明白了FSK移频键控实现数字信号的调制中每一个步骤与环节的功用和意义。没有调制的信号等于零；没有放大的信号等于没有实践；不能够叠加的信号就是一个零。
MATLAB/Simulink的系统仿真功能非常强大，不仅能作为于实验，在各类需
求仿真方面都可以用到。为硬件功能的实现提供有力的证明，而且能直观的表现出硬件实现的可行性。用display数据显示器观察数字信号的变化呈现的规律，幅度大小的信号源,最后根据运行结果和波形来分析该系统性能，比较每个元器件的作用和功能。（基于理论计算，我们可以得出更加精确的实验数据，但是由于我们在试验中没有找到相匹配的实验芯片，只能找同功能的其他不很熟悉的芯片代替，致使无法应用计算，只能通过大致调节频率、电压、幅度等来得出较为准确的波形，这是本次实验中的遗憾，而且也可能无法明显的看出结果，能够欣慰的是仿真波形较为接近实验要求。）
总结
通过这次对移频键控（FSK）数字调制电路的实验，让我学到了很多，并且更加巩固了一些知识。拓展了知识面，进一步了解各个元器件的功能，这些都是对我专业的学习帮助。
本次试验中设计的调制电路采用的是键控法。基于对课本的学习，了解了对2FSK调制的基本原理，此外对电路的设计有了基础的认识。初始时对于电路设计的模糊不清，通过查阅资料和自己的不懈努力，最终与小组成员设计出了一个较为完整的移频键控实现数字信号的调制电路。经过设计，让我们对整个过程的理解更加的彻底，同时在电路设计的过程中，我们非常认真的复习了很多相关的知识，尤其是在电路中各元件以及参数的设置，我们必须得很明确。
这次的课设逐渐的端正了我对于学习的态度，学会了脚踏实地，养成一种能够钻研的劲儿，提高了动手能力，而且能够严格的要求自己，对于知识不能一知半解，心急吃不了热豆腐。这些，我想至少我的组员是这样。目前来说，我们的动手能力虽然差点，但是我们自己一定要相信没有什么事是不能做到的，我们要坚信，别人做得到，我们也行。
经过这三个星期的课程设计，想想每天的早出晚归，虽然没有那么忙碌的节奏在鼓动，但是，在自己的内心深处总用那么一些时有时无的想法在催促着自己本能的去到那看似枯燥的实验中去。在我看来，与同学们一起去忙碌。思考，即使再多的辛苦也没有什么是不能去尝试的。
总之，整个的设计过程让我很享受，这些东西带动着我去不停地思考，让我明白解决问题要多动手，改变了我的一贯思维方式。新世纪的我们，不能仅仅局限于一处，何况我是通信的人，这是我该奋斗的方向，动用所学于实践，这样才能提高自己的能力。
致谢
三个星期的时间终于将这次的课程设计完成了，在设计的过程中遇到了无数的困难和障碍，都是在同学和老师的帮助下度过了。尤其是要感谢我的组员们，对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行疑难知识的解答与指导。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！
感谢这篇论文所涉及到的各位学者。文中引用了几位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将不能完整的完成这次课设。感谢我的同学和朋友，在我动手的过程中给予我了很多思考素材，还在临近结尾的过程中提供热情的帮助。由于我的知识水平有限，所以难免有不足之处，但是在此，我要郑重的对所有帮助我的同学、老师，说一声：谢谢！
参考文献
【1】龙光利.通信原理 .北京:清华大学出版社
【2】龙光利.通信原理实验指导书
【3】张德丰.MATLAB 通信工程仿真.北京:机械工业出版社
【4】苗长云等主编．现代通信原理及应用．电子工业出版社，2005
【5】MATLAB 7.x 基础教程，张笑天杨奋强编著
附录1：基于Proteus硬件仿真电路
附录2：元器件清单
元器件名称型号及主要参数数量(个)
相乘器MC1496 2
相加器74LS283 1
非门74LS04 1
电阻10K 6
极性电容220uf 4
三极管CAP 2
目录 前言 (1) 正文 (1) 2.1 课程设计的目的及意义 (1) 2.2 多进制数字调制 (1) 2.3 MFSK简介 (1) 2.4 MFSK信号的频谱、带宽及频带利用率 (2) 2.5 MFSK调制与解调的原理 (3) 3 仿真结果与分析 (3) 3.1 八进制的随机序列 (3) 3.2 调制后的信号 (4) 3.3 加入高斯白噪声后的已调信号 (5) 3.4 MFSK的解调 (6) 3.4.1 滤除高斯白噪声 (6) 3.4.2 相干解调后的信号 (7) 3.4.3 非相干解调后的信号 (7) 3.5 MFSK系统的抗噪声性能 (8) 3.5.1 相干解调时的误码率 (8) 3.5.2 非相干解调时的误码率 (8) 课程设计总结 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)
前言 MFSK——多进制数字频率调制，简称多频制，是2FSK方式的推广。它是用不同的载波频率代表各种数字信息。在数字通信系统中，数字调制与解调技术占有非常重要的地位。随着MATLAB技术的发展，数字通信技术与MATLAB的结合体现了现代数字通信系统发展的一个趋势。文中介绍了MFSK调制解调的原理，并基于MATLAB实现MFSK调制解调的程序代码设计，仿真结果表明设计方案是可行的。 正文 2.1 课程设计的目的及意义 本次课程设计我所做的课题是一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目，这就要求我们需要完成信号的调制解调以及抗噪声性能的分析等问题。 通过我们对这次项目的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目的课程设计。以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。学会了运用MATLAB编程来实现MFSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，并且讨论了其调制和解调效果，分析了抗噪声性能，增强了我的动手能力，为以后学习和工作打下了基础。 2.2 多进制数字调制 二进制键控调制系统中，每个码元只传输1b信息，其频带利用率不高。而频率资源是极其宝贵和紧缺的。为了提高频带利用率，最有效的办法是使一个码元传输多个比特的信息。这就是将要讨论的多进制键控体制。多进制键控体制可以看作是二进制键控体制的推广。这时，为了得到相同的误码率，和二进制系统相比，接要用更大的发送信号功率。这就是为了传输更多信息量所要付出 的代价。由二进制数字调制系统的性能比较可得知，各种键控体制的误码率都决定于信噪比：r=a 2 2σn2 （r表示信号码元收信号信噪比需要更大，即需码元功率a 2 2 和噪声功率σn2之比）。 现在，设多进制码元的进制数为M,一个码元中包含信息K比特，则有k=log2M；若想把码元 功率a 2 2平均分配给每比特，则每比特分得的功率为P b=a2 2k ；这样每比特的信噪功率比为：r b=r k ； 在M进制中，由于每个码元包含的比特数K和进制数M有关，所以在研究不同M值下的错误率时，适合用r b为单位来比较不同体制的性能优劣。 所谓多进制数字调制，就是利用多进制数字基带信号去调制高频载波的某个参量，如幅度、频率或相位的过程。根据被调参量的不同，多进制数字调制可分为多进制幅度键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）以及多进制相移键控（MPSK或MDPSK）。也可以把载波的两个参量组合起来进行调制，如把幅度和相位组合起来得到多进制幅相键控（MAPK）或它的特殊形式多进制正交幅度调制（MQAM）等。 2.3MFSK简介 多进制数字频率调制（MFSK）简称多频制，是2FSK方式的推广。它是用不同的载波频率代表不同种数字信息。多进制频移键控（MFSK）的基本原理和2FSK是相同的，其调制可以用频率键控法和模拟调频电路来实现，不同之处在于使用键控法的时候供选的频率有M个。
课程设计任务书 学生姓名：王成刚专业班级：通信0906班 指导教师：许建霞工作单位：信息工程学院 题目: 设计一个4PSK调制解调系统 初始条件： 本设计基于数字信号处理技术基础实验，通过自行设计程序并在电脑上利用MATLAB软件进行仿真。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰 写等具体要求） 1)4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择 2)系统中要求加入高斯白噪声 3)4PSK解调方框图采用相干接收形式 4)分析误码率 参考书目: [1]谢自美.电子线路设计·实验·测试(第三版).武汉：华中科技大学出版社 [2]康华光. 电子技术基础模拟部分.高等教育出版社，2005 [3]康华光. 电子技术基础数字部分.高等教育出版社，2005 [4]樊昌信. 通信原理（第五版）.北京：国防工业出版社，2005 时间安排： 第1周，安排任务（鉴主15楼实验室） 第1-17周，仿真设计（鉴主13楼计算机实验室） 第18周，完成（答辩，提交报告，演示） 指导教师签名: 年月日系主任签名:年月日
目录 摘要 (3) Abstract (4) 1 引言 (5) 1.1 背景介绍 (5) 1.2 设计要求 (5) 2 4PSK调制解调的基本原理 (6) 2.12PSK数字调制原理 (6) 2.24PSK的调制和解调 (7) 3 4PSK调制解调系统仿真 (10) 3.1MATLAB软件介绍 (10) 3.22PSK调制解调系统仿真 (11) 3.34PSK调制解调系统仿真 (12) 4 4PSK误码率分析 (15) 4.1 4PSK误码率的计算 (15) 4.24PSK误码率的仿真 (16) 5 总结 (17) 参考文献 (18)
1．某超外差接收机的中频为465kHz，当接收931kHz的信号时，还收到1kHz的干扰信号，此干扰为（ A ）A．干扰哨声B．中频干扰 C．镜像干扰D．交调干扰 2．MC1596集成模拟乘法器不可以用作（C ）A．振幅调制B．调幅波的解调C．频率调制D．混频 3．若载波u C(t)=U C cosωC t,调制信号uΩ(t)= UΩcosΩt，则调频波的表达式为（A ）A．u FM(t)=U C cos（ωC t＋m f sinΩt）B．u FM(t)=U C cos（ωC t＋m p cosΩt）C．u FM(t)=U C（1＋m p cosΩt）cosωC t D．u FM(t)=kUΩU C cosωC tcosΩt 4．单频调制时，调相波的最大相偏Δφm正比于（ A ）A．UΩB．uΩ(t)C．Ω 5．某超外差接收机的中频f I＝465kHz，输入信号载频fc＝810kHz，则镜像干扰频率为 （C）A．465kHz B．2085kHz C．1740kHz 6．调频收音机中频信号频率为（ A ）A．465kHz B．10.7MHz C．38MHz D．不能确定 7．直接调频与间接调频相比，以下说法正确的是（C）A．直接调频频偏较大，中心频率稳定B．间接调频频偏较大，中心频率不稳定C．直接调频频偏较大，中心频率不稳定D．间接调频频偏较大，中心频率稳定8．鉴频特性曲线的调整内容不包括（B）A．零点调整B．频偏调整 C．线性范围调整D．对称性调整 9．某超外差接收机接收930kHz的信号时，可收到690kHz和810kHz信号，但不能单独收到其中一个台的信号，此干扰为（D）A．干扰哨声B．互调干扰 C．镜像干扰D．交调干扰 10．调频信号u AM(t)=U C cos（ωC t＋m f sinΩt）经过倍频器后，以下说法正确的是（C）A．该调频波的中心频率、最大频偏及Ω均得到扩展，但m f不变 B．该调频波的中心频率、m f及Ω均得到扩展，但最大频偏不变 C．该调频波的中心频率、最大频偏及m f均得到扩展，但Ω不变 D．该调频波最大频偏、Ω及m f均得到扩展，但中心频率不变 11．关于间接调频方法的描述，正确的是（B）A．先对调制信号微分，再加到调相器对载波信号调相，从而完成调频 B．先对调制信号积分，再加到调相器对载波信号调相，从而完成调频 C．先对载波信号微分，再加到调相器对调制信号调相，从而完成调频 D．先对载波信号积分，再加到调相器对调制信号调相，从而完成调频 12、变频器的工作过程是进行频率变换，在变换频率的过程中，只改变_____A_____频率,而______C_____的规律不变。 （A）载波（B）本振（C）调制信号（D）中频 13、调频系数与___B__、A___有关,当调制信号频率增加时,调频系数____E____,当调制信号幅度增加时,调频系数___D_______。 A）UΩm B) ΩC)Ucm D)增大E)减小F)不变
目录 1.实验要求及开发环境 (3) 2. 二、课程设计软件说明 (7) 三、基本原理 (2) 3.1调制方式简介 (2) 3.2OQPSK的含义 (3) 3.3同相正交环法（科斯塔斯环） (5) 四、实验框图原理说明 (12) 4.1实验总框图介绍 (12) 4.2五个子部分的介绍 (7) 4.2.1串并转换 (7) 4.2.2载波调制 (9) 4.2.3 科斯塔斯环解调 (15) 4.2.4 抽样判决 (17) 4.2.5 并串转换 (17) 五、实验结论 (18) 六、调试报告 (19) 6.1频率调制器F M参数设置 (19) 6.2低通滤波器参数设置 (19) 6.3脉冲串的参数设置 (20) 七、实验心得 (21) 八、参考文献 (22)
一、实验要求及开发环境 实验要求：1. 数字相关器子系统 2. 仿真结果分析 实验目的：1.了解PSK直序扩频通信系统的基本原理 2.掌握Systemview的使用 开发环境：PC机开发软件：Systemview Systemview简介 Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真。直到一般系统的数学模型建立等各个领域，systemview在友好且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。 利用systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统．可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。其特色是，利用它可以从各种不同角度、以不同方式，拉要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器的各种指标一如幅频待件(波特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。它还
MATLAB仿真信号的相位调制与解调 专业：通信与信息系统 姓名：赵* 学号:********* 指导老师：****教授
摘要 Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。 关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；
1.数字调制技术 (2) 2.PSK调制系统 (3) 2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6) 2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8) 3.用Simulink实现PSK调制 (9) 3.1 2PSK仿真 (9) 3.1.1调制 (9) 3.1.2 解调仿真 (12) 3.2 QPSK仿真 (13) 3.2.1 QPSK调制框图 (13) 参考文献 (18)
1.数字调制技术 通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是十分重要的。 通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。 数字通信系统可以用下图表示： →→→→→→→→信数信信数信 信源 道 字受道源字信 息编编调 解译译信 源 码码调码码者 制 道 器 器 器 器 器 器 图一 数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是： （1） 抗干扰能力强 （2） 便于进行各种数字信号处理 （3） 易于实现集成化 （4） 经济效益正赶上或超过模拟通信 （5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个 统一整体，有利于实现综合业务通信网。
GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器
移频键控FSK调制与解调系统设计实验 一．实验目的 1．加深对数字调制中移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。 2．学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立分析问题与解决问题的能力。 二．实验任务与要求 构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是： 主载波频率：11800HZ 载波1频率：2950HZ（四分频） 载波2频率：1475HZ（八分频） 数字基带信号NRZ：7位M序列，传输速率约为400波特。（32分频） FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器，利用键控法实现。 FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。 传输信道不考虑噪声干扰，采用直接传输。 整个系统用EWB软件仿真完成。 三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成 数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。直接调频法和移频键控法。注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK 及相位不连续的FSK之分。并分别记作CPFSK及DPFSK。 根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路结构如图1-1所示.： 图1-1 2FSK调制与解调系统电路原理图
1）2FSK 调制系统设计 本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、Ｍ序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图1-2所示 由图可以看出，当信码为“１”时， 分频链作４分频，即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图 为2950Hz 载波，信码为“０”时，分频链作８分频，输出频率为1475Hz 载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK 信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。 ①主载波振荡器电路设计 主要提供2FSK 的载波和信码的定时信号，本设计使用集成电路（555）构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz 载波，其电路如图1-3。。 已知由（555）构成多谐振荡器的振荡频率为： 则R1=3.6K R2=4.7K （可调） 图1-3 555 定时器接成的多谐振荡器 C=0.033uf ②分频器电路设计 将主载波按设计要求，用D 触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和Ｍ序列所需的时钟信号，因一级D 触发器可实现二分频（选用74LS74双D3片），所以2FSK 系统所需的四、八及32分频器电路如图1-4所示： 图1-4 分频器电路 ③Ｍ序列发生器电路设计 实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般都用M 序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s ，如图1-5所示： 输出的信码为： 1110010 C R R T f )2(1121+= =
振幅调制与解调练习题 一、选择题 1、为获得良好的调幅特性，集电极调幅电路应工作于 C 状态。 A ．临界 B ．欠压 C ．过压 D ．弱过压 2、对于同步检波器，同步电压与载波信号的关系是 C A 、同频不同相 B 、同相不同频 C 、同频同相 D 、不同频不同相 3、如图是 电路的原理方框图。图中t t U u c m i Ω=cos cos ω；t u c ωcos 0= （ C ） A. 调幅 B. 混频 C. 同步检波 D. 鉴相 4、在波形上它的包络与调制信号形状完全相同的是 （ A ） A ．AM B ．DSB C ．SSB D ．VSB 5、惰性失真和负峰切割失真是下列哪种检波器特有的失真 （ B ） A ．小信号平方律检波器 B ．大信号包络检波器 C ．同步检波器 6、调幅波解调电路中的滤波器应采用 。 （ B ） A ．带通滤波器 B ．低通滤波器 C ．高通滤波器 D ．带阻滤波器 7、某已调波的数学表达式为t t t u 6 3102cos )102cos 1(2)(??+=ππ，这是一个（ A ） A ．AM 波 B ．FM 波 C ．DSB 波 D ．SSB 波 8、AM 调幅信号频谱含有 （ D ） A 、载频 B 、上边带 C 、下边带 D 、载频、上边带和下边带 9、单频调制的AM 波，若它的最大振幅为1V ，最小振幅为0.6V ，则它的调幅度为( B ) A ．0.1 B ．0.25 C ．0.4 D ．0.6 10、二极管平衡调幅电路的输出电流中，能抵消的频率分量是 ( A ) A ．载波频率ωc 及ωc 的偶次谐波 B ．载波频率ωc 及ωc 的奇次谐波 C ．调制信号频率Ω D ．调制信号频率Ω的偶次谐波 11、普通调幅信号中，能量主要集中在 上。 ( A ) A ．载频分量 B ．边带 C ．上边带 D ．下边带 12、同步检波时，必须在检波器输入端加入一个与发射载波 的参考信号。 ( C ) A ．同频 B ．同相 C ．同幅度 D ．同频同相 13、用双踪示波器观察到下图所示的调幅波，根据所给的数值，它的调幅度为 （ C ）
第四章振幅调制与解调电路 思考题与习题 一、填空题 4 -1调制是用。 4-2调幅过程是把调制信号的频谱从低频搬移到载频的两侧，即产生了新的频谱分量，所以必须采用才能实现。 4-3在抑制载波的双边带信号的基础上，产生单边带信号的方法有和。4-4、大信号检波器的失真可分为、、和。 4-5、大信号包络检波器主要用于信号的解调。 4-6 同步检波器主要用于和信号的解调。 二思考题 4-1为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现？它和小信号放大在本质上有什么不同？ 4-2.写出图思4-2所示各信号的时域表达式,画出这些信号的频谱图及形成这些信号的方框图,并分别说明它们能形成什么方式的振幅调制。
图思4-2 4-3振幅检波器一般有哪几部分组成？各部分作用如何？
4-4下列各电路能否进行振幅检波?图中RC为正常值,二极管为折线特性。 图思4-4 三、习题 4-1 设某一广播电台的信号电压u（t）=20（1+0.3cos6280t）cos6.33×106t(mV)，问此电台的载波频率是多少？调制信号频率是多少？ 4-2 有一单频调幅波，载波功率为100W，求当m a=1与m a=0.3时的总功率、边总功率和每一边频的功率。
4-3在负载R L=100某发射机的输出信号u（t）=4（1+0.5cos t）cos c t（V），求总功率、边频功率和每一边频的功率。 4-4 二极管环形调制电路如图题4-4所示，设四个二极管的伏安特性完全一致，均自原点出点些率为g d的直线。调制信号uΩ(t)=UΩm cosΩt，载波电压u c(t)如图所示的对称方波，重复周期为T c=2π/ωc，并且有U cm>Uωm,试求输出电流的频谱分量。 图题4-4 4-5.画出如下调幅波的频谱,计算其带宽B和在100Ω负载上的载波功率P c,边带功率P SB和总功率P av。。 (1)i=200(1+0.3cosπ×200t)cos2π×107t(mA) (2)u=0.lcos628×103t+0.lcos634.6×l03t(V) (3) 图题6.3-5所示的调幅波。
实用标准文案 uttt]V，π×10其数学表达式为())=10cos[2π×10 +6cos(21．有一调角波，45utt，指出该调角信号是调频信号还是调10())=3cos(2(1)若调制信号π×4Ω相信号？ 若 ut呢？π×10)(t)=3sin(24ΩfF是多少？载波频率是多少？调制信号频率(2)c utt时，)π×(1)当10( )=3cos(2解：4Ωutφttutut)，与2成正比，(()中的附加相位偏移△((π×)=6cos(210))= 4ΩΩ故为调相波。 utt时)( )=3sin(2π×当104Ω utφt=6×2π×10(2(π×)中的附加相位偏移△π×(t)=6cos(210 )44 tttt d =4π×10(2π×1010)d)444 φtutut)为调频波。()的积分成正比，则即△( )与(Ωωf=10 (H) 故(2)载波频率：=2π×10 (rad/s) 55Zcc F==10(H) 调制信号频率4Z uttK为2π×20×)=2sin10V，调频灵敏度10 ，．设调制信号2(34fΩ6V，载波振幅为若载波频率为10MH。试求：Z精彩文档． 实用标准文案 (1)调频波的表达式； Ωω；，调频波的中心角频率(2)调制信号的角频率 c
f；最大频率偏△(3)m m；(4)调频指数f (5)最大相位偏移为多少？ (6)最大角频偏和最大相偏与调制信号的频率变化有何关系？与振幅变化呢？解：(1)因调制信号为正弦波，故调频波的表达式为： utUωt-cos( () )= cFMcm 将各已知条件代入上式得 utt-) 10 )=6cos(2π×10×(6FM tt) π×10-25.12cos10 =6cos(2 47(2)调制信号角频率Ω=10 rad/s ；调频波的中心角频率4ω=2π×10×10 rad/s =2π×10 rad/s 76c f===4×10(H 最大频偏△(3)) 4Zm 精彩文档． 实用标准文案 m==25.12(rad) 调频指数(4)f (5)最大相位偏移可用调频指数表示，故为25.12rad
1 引言 1。1 研究的背景与意义 现代社会中人们对于通信设备的使用要求越来越高，随着无线通信技术的不断发展，人们所要处理的各种信息量呈爆炸式地增长.传统的通信信号处理是基于冯·诺依曼计算 机的串行处理方式，利用传统的冯·诺依曼式计算机来进行海量信息处理的话,以现有的 技术，是不可能在短时间内完成的。而具于并行结构的信息处理方式为提高信息的处理速度提供了一个新的解决思路。 随着人们对于通信的要求不断提高，应用领域的不断拓展，通信带宽显得越来越紧张。人们想了很多方法，来使有限的带宽能尽可能的携带更多的信息。但这样做会出现一个问题,即:信号调制阶数的增加可以提升传送时所携带的信息量，但在解调时其误码 率也相应显著地提高。信息量不断增加的结果可能是，解调器很难去解调出本身所传递的信息。如果在提高信息携带量的同时,能够找到一种合适的解调方式，将解调的误码率控制在允许的范围内,同时又不需要恢复原始载波信号,从而降低解调系统的复杂程度， 那将是很好的。 通信技术在不断地发展，在现今的无线、有线信道中，有很多信号在同时进行着传递，相互之间都会有干扰，而强干扰信号也可能来自于其它媒介。在军事领域,抗干扰技术的研究就更为必要。我们需要通信设备在强干扰地环境下进行正常的通信工作. 目前常用的通信调制方法有很多种，如FSK、QPSK、QAM等.在实际的通信工程中,不同的调制制式由于自身的特点而应用于不同场合,而通信中不同的调制、解调制式就构成了不同的系统.如果按照常规的方法，每产生一种信号就需要一个硬件电路，甚至一个模块，那么要使一部发射机产生几种、几十种不同制式的通信信号，其电路就会异常复杂,体积重量都会很大.而在接收机部分，情况也同样是如此,即对某种特定的调制信号，必须有一个特定的对应模块电路来对该信号进行解调工作。如果发射端所发射的信号调制方式发生改变,这一解调模块就无能为力了.实际上，随着通信技术的进步和发展，现 代社会对于通信技术的要求越来越高，比如要求通信系统具有最低的成本、最高的效率,以及跨平台工作的特性，如PDA、电脑、手机使用时所要求的通用性、互连性等。怎样对多种类型的信号进行智能化处理,而又不增加电路的成本、处理速度以及体积重量等，是我们目前正面临的问题。
课程设计(论文)任务书 信息工程学院通信工程专业11-1 班 一、一、课程设计(论文)题目基于Simulink的数字通信系统的仿真设计 二、课程设计(论文)工作自2014 年6 月16 日起至2014 年 6 月27 日止。 三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生采用Simulink仿真软件对各种电路进行仿真的方法； （3）培养学生对二进制数字调制及解调电路的理解能力； （4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）学习Simulink仿真软件的使用； （2）对数字通信系统调制及解调电路各功能模块的工作原理进行分析； （3）提出数字通信系统调制及解调电路的设计方案，选用合适的模块； （4）对所设计系统进行仿真； （5）并对仿真结果进行分析。 a. 2ASK调制及解调 b. 2FSK调制及解调 c. 2PSK调制及解调 d. 2DPSK调制及解调 e. MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种） 2）创新要求： 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文 （2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等 （3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准： （1）完成原理分析（20分） （2）系统方案选择（30分）
（3）仿真结果分析（30分） （4）论文写作（20分） 5）参考文献： （1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社 6）课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料 2 图书馆 仿真 5 实验室 撰写论文 3 实验室 学生签名： 2014年6月16日 课程设计(论文)评审意见 （1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（） 评阅人：职称：副教授 2014 年6 月27 日
一．2FSK 调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。 2、2FSK 信号的频谱特性： 由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即 2FSK 信号带宽为 s s F S K R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。 二．2FSK 解调原理： 仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下 M 信号非相干检测解调框图 当k=m 时检测器采样值为： 当k ≠m 时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。 其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差 对于平方律检测器而言，即先计算平方包络
5G的调制与解调技术 一、调研背景 随着科技的进步，人们的生活从飞鸽传书进入了互联网时代，而随着时代的推移，我们的移动网络经历了2G、3G、4G的时代，网络更新换代，使我们的生活也越来越快捷便利，足不出户便知晓天下事，而如今5G即将到来，这是更先进的一带网络，5G元年也即将开启。 二、调研目的 紧贴信号与系统课程内容，了解关于5G的相关知识与背景，联系实际更好的学习相关信号与系统课程内容，了解具体5G技术的调制与解调功能的开发与应用。 三、调研内容 1、什么是5G技术 5G的全称是第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，目前公认5G为未来科技的基础技术，会从衣食住行等全方面影响我们的生活，人类社会将进入真正的全数字连接时代。 2、5G技术会给我们带来什么样的好处 5G技术除了我们众所周知的网速快，这项技术还有超低延迟、万物互联等诸多的先进特性，这些优点都是从5G网络扩展到智能手机、平板等科技产品之外的技术特性。 当然不可以不提的有点就是网速的问题，对于这几代网络来说，简单的打个比方，2G网络就好比是自行车，能走但是累，3G网络呢就相当于摩托车，跑的速度还行但是玩不好就得撞车，4G呢就相当于汽车，跑的快还安全基本上满足人们需求，但是5G就不一样了，那就相当于高铁甚至火箭，思想多块他多快，这样的网络速度，为我们探索其他的未知领域打下来更好的基础。 5G的毫秒级别的延迟也是史诗级的，由于网络请求和响应之间不能做到完全同步的级别所以才会出现延迟，4G网络大概是50毫秒左右，但是5G网络的延迟降低到了1-2毫秒的级别，几乎是大大降低了延迟性，这一优势为自动驾驶、医疗应用等智能领域取得了新的进展。 万物互联，这个词听起来是一个非常高端的词汇，没错他就是非常高端，目前的移动通信四代技术是围绕着移动手机来进行的，但是5G的时代，手机也仅仅是5G所覆盖的冰山一角而已，5G网络的覆盖面足以让成千上万的设备连接，从而达到万物互联的效果，据专家预测，到2025年之后全球会有三分之一的人口将被5G网络所覆盖，但这也仅仅是一个开始，未来的5G将无处不在。
振幅调制器与振幅解调器实验报告记录
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一、 实验目的与要求 ： 1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。 2．掌握在示波器上测量调幅系数的方法。 3．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 4．掌握用MC1496来实现AM 和DSB-SC 的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。 5．掌握用包络检波器实现AM 波解调的方法。了解滤波电容数值对AM 波解调的影响。 6．了解包络检波器和同步检波器对m ≤100％的AM 波、m ＞100％的AM 波和DSB-SC 波的解调情况. 7．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM 波和DSB-SC 波解调的方法。了解输出端的低通滤波器对AM 波解调、DSB-SC 波解调的影响。 二、实验电路图 1．1496组成的调幅器 2、二极管包络检波电路 图 1 二极管包络检波器电路 图 6-2 1496组成的调幅器实验电路
3、MC1496 组成的解调器实验电路 图 2 MC1496 组成的解调器实验电路 三、工作原理 1．MC1496简介 MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图1所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T 1～T 4），且这两组差分对的恒流源管（T 5、T 6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： ⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v 1），⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v 2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻R c 接到正电源+12V 上，并从⑹、⑿脚间取输出v o 。⑵、⑶脚间接负反馈电阻R t 。⑸脚到地之间接电阻R B ，它决定了恒流源电流I 7、I 8的数值，典型值为6.8kΩ。⒁脚接负电源-8V 。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v 1、v 2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 122th 2c o t T R v v v R v ??= ? ???， 因而，仅当上输入满足v 1≤V T (26mV)时，方有： 12 c o t T R v v v R v = ?， 才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。
1.前言 1.1 序言 随着人类社会步入信息化社会，电子信息科学技术正以惊人的速度发展，开辟了社会发展的新纪元。从20世纪90年代开始至今，通信技术特别是移动通信技术取得了举世瞩目的成就。在通信技术日新月异的今天，学习通信专业知识不仅需要扎实的基础理论，同时需要学习和掌握更多的现代通信技术和网络技术。通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。全面、系统地论述了通信系统基本理沦、基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法，并将重点放在数字通信系统上。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与译码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数位蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的 1.2 设计任务 本设计是基于MATLAB的模拟相位（PM）调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB这个强大的数学软件工具，其中的通信仿真模块通信工具箱以及M檔等，方便快捷灵活的功能实现仿真通信的调制解调设计。还借助MATLAB可视化交互式的操作，对调制解调处理，降低噪声干扰，提高仿真的准确度和可靠性。要求基于MATLAB的模拟调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB、simulink檔、M檔等，方便快捷的实现模拟通信的多种调制解调设计。基于simulink对数字通信系统的调制和解调建模。并编写相应的m檔，得出调试及仿真结果并进行分析。
《通信原理》实验报告 实验七：振幅键控（ASK）调制与解调实验 实验九：移相键控（PSK/DPSK）调制与解调实验 系别：信息科学与技术系 专业班级：电信0902 学生姓名： 同组学生： 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2011年12月1日——2011年12月1日） 华中科技大学武昌分校
实验七 振幅键控（ASK ）调制与解调实验 一、实验目的 1、 掌握用键控法产生ASK 信号的方法。 2、 掌握ASK 非相干解调的原理。 一、实验器材 1、 信号源模块 一块 2、 ③号模块 一块 3、 ④号模块 一块 4、 ⑦号模块 一块 5、 20M 双踪示波器 一台 6、 连接线 若干 二、基本原理 调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控（2FSK ）、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。 1、 2ASK 调制原理。 在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK 信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK ）。2ASK 信号典型的时域波形如图9-1所示，其时域数学表达式为： 2()cos ASK n c S t a A t ω=? （9-1） 式中，A 为未调载波幅度，c ω为载波角频率，n a 为符合下列关系的二进制序列的第n 个码元：
预习报告成绩： 指导教师审核（签名）： 2012年 5 月 30 日 预习报告 一、 实验目的 1. 掌握用键控法产生2FSK 信号的原理及实现方法。 2. 掌握2FSK 过零检测解调的原理。 二、 实验内容 1． 观察2FSK 信号波形。 2． 观察2FSK 过零检测解调器各点信号波形。 3． 观察2FSK 解调信号波形。 三、 实验器材 1． 信号源模块 2． 数字调制模块 3． 数字解调模块 4． 同步信号提取模块 5． 20M 双踪示波器 一台 6． 频率计（可选） 一台 四、 实验思考题 1． 分析2FSK 的调制和解调原理。 2． 改变74HC123的哪些外围元件参数对FSK 解调正确输出有影响? 3． 用过零检测法进行FSK 解调时，其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生了延迟? 五、 实验原理 1．2FSK 调制原理。 2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为f 0时代表传0，载频为f 1时代表传1。显然，2FSK 信号完全可以看成两个分别以f 0和f 1为载频的两种2ASK 信号的合成，其一般时域数学表达式为 t w nT t g a t w nT t g a t S n s n n s n FSK 102cos )(cos )()(?? ? ???-+??????-=∑∑ (5—1) 式中，的反码，即是n n a a f w f w ,2,21100ππ== ?? ?-=?? ?-=P a P a n n ，概率为，概率为，概率为，概率为1P 1011P 2FSK 信号的典型时域波形如图5-1所示， 因为2FSK 属于频率调制，通常可定义其移频键控指数为 S s R f f T f f h /0 101-=-= （5—2）
实验8 信号调制与解调 [实验目的] 1． 了解用MATLAB 实现信号调制与解调的方法。 2． 了解几种基本的调制方法。 [实验原理] 由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许 多信道中不适宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有反调制过程——解调过程。 所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变某些参数的过程。调制的载 波可以分为两类：用正弦信号作载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。本实验中重点讨论幅度调制。 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。设正弦载波为 )cos()(o c t A t S ??+= 式中 c ?——载波角频率 o ?——载波的初相位 A ——载波的幅度 那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为 )cos()()(o c m t t Am t S ??+= 式中，m(t)为基带调制信号。 在MATLAB 中，用函数y=modulate(x,fc,fs,’s ’)来实现信号调制。其中fc 为载波频率，fs 为抽样频率，’s ’省略或为’am-dsb-sc ’时为抑制载波的双边带调幅，’am-dsb-tc ’为不抑制载波的双边带调幅，’am-ssb ’为单边带调幅，’pm ’为调相，’fm ’为调频。 [课上练习] 产生AM FM PM signals [实验内容] 0. 已知信号sin(4)()t f t t ππ=，当对该信号取样时，求能恢复原信号的最大取样周期。
设计MATALB 程序进行分析并给出结果。 1． 有一正弦信号)256/2sin()(n n x π=, n=[0:256]，分别以100000Hz 的载波和 1000000Hz 的抽样频率进行调幅、调频、调相，观察图形。 2． 对题1中各调制信号进行解调（采用demod 函数），观察与原图形的区别 3． 已知线性调制信号表示式如下： ⑴ t t c ?cos cos Ω ⑵ t t c ?cos )sin 5.01(Ω+ 式中Ω=6c ?，试分别画出它们的波形图和频谱图 4． 已知调制信号)4000cos()200cos()(t t t m ππ+=，载波为cos104t ，进行单边带 调制，试确定单边带信号的表示式，并画出频谱图。 [实验要求] 1 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验结果。 2 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结果和分析，学习demod 函数对调制信号进行解调的分析。 对1，2题解答，程序如下： clc;close all;clear; % Fm=10;Fs=1000;Fc=100;N=1000;k=0:N-1; % t=k/Fs; n=[0:256];Fc=100000;Fs=1000000;N=1000; xn=abs(sin(2*pi*n/256)); % x=abs(sin(2.0*pi*Fm*t));xf=abs(fft(x,N)); xf=abs(fft(xn,N)); y2=modulate(xn,Fc,Fs,'am'); subplot(211); plot(n(1:200),y2(1:200)); xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调幅信号'); yf=abs(fft(y2,N));