2ASK调制及相干解调设计

2ASK调制及相干解调电路设计

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

电子与信息工程学院

信息与通信工程系

1 实验目的

1、学习matlab软件，应用simulink建模进行专业知识的学习。

2、加深理论课上所学的有关2ASK调制与相干解调的理解。

3、培养独立分析和解决问题的能力。

2 实验内容

1、用simulink对系统建模进行2ASK调制及相干解调电路设计

2、输入数字信号序列并进行接收判决。

3、通过仿真给出信号经过各器件输出波形。

4、对解调原理进行分析。

3 应用软件简介

3.1 MATLAB简介

MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台。

3.2 Simulink简介

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通

过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。

Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 4 二进制振幅键控(2ASK)的理论分析

4.1 2ASK 调制原理

振幅键控是利用载波的幅度变化来传递信息，而其频率和初相位保持不变。在2ASK 中，载波幅度只有两种变化，分别对应二进制信息“0”或“1”。2ASK 信号其表达式是：

t w t s t e c ASK cos )()(2= (4-1)

其中：

)()(b n

n nT t g a t s -=∑(4-2)

式中：T s 为码元持续时间；g （t ）为持续时间为T s 的基带脉冲波形。通常假设g(t)是高度为1、宽度为T s 的矩形脉冲；a n 是第n 个符号的电平取值。

⎩⎨⎧-=P

P a n 101，出现概率为，出现概率为(4-3)

2ASK 信号产生通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图4-1 4-2所示。

图4-1 模拟相乘法

图4-2 数字键控法

4.2 2ASK 解调原理

2ASK 信号有两种解调方式，分别是包络检波和相干解调，由于相干解调比包络检波效果要好，本设计我们使用相干解调，这里介绍相干解调的原理。相干解调的框图如图4-3：

图4-3 2ASK 相干解调框图

图中的乘法器与低通滤波器级联构成相干解调器。其中t A c C ωcos 是产生的本地载波。当接收端的本地载波与接收信号中的载波完全同频同相时，称带通滤波

器 相乘器 低通滤波器 抽样判决

器

t A c C ωcos

定时脉冲 输出

为双方同步，于是输出信号为)(2

1t m 。低通滤波器滤除高频分量，输出2/)(t m A c ，系统可无失真地恢复调制信号)(t m 。

5 仿真设计

5.1 Simulink 下的2ASK 相干解调系统仿真电路图

图5-1 2ASK 相干解调仿真框图

5.2 模块以及参数设计

5.2.1 伯努利二进制发生器模块

伯努利二进制发生器模块如图5-2所示，各参数设置：Probability of a zero 概率设为0.5，initial seed 设为61， Sample time 抽样时间为1S 。如图5-3。

图5-2 伯努利二进制发生器

图5-3 伯努利二进制发生器参数设置

5.2.2 正弦波产生器

正弦波Sine Wave电路模块如图5-4。参数设置为：频率设为100rad/sec。如图5-5。

图5-4 正弦波产生模块

图5-5 正弦波产生模块参数设置

5.2.3 乘法器

乘法器Product如图5-6；模块的参数设置为：输入端数量设为2。如图5-7。

图5-6 乘法器

图5-7 乘法器参数设置

5.2.4 低通滤波器

低通滤波器Analog Filter Design，如图5-8。模块的参数设置如图5-9。

图5-8 低通滤波器

图5-9 低通滤波器参数设置

5.2.5 零阶保持器

零阶保持器的作用是在信号传递过程中，把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时，把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻，依次类推，从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值，亦即其一阶导数为零，故称为零阶保持器。电路模块如图5-10，参数设置如图5-11。

图5-10 零阶保持器模块