通信系统设计报告.(DOC)
通信系统综合设计报告——光照强度监测系统设计
目录第一章概述 (2)第一节课题背景与意义 (2)第二节课题设计要求与指标 (2)第二章系统方案选择与确定 (3)第一节硬件系统方案选择 (3)一、光照采集模块方案选择 (3)二、无线传输模块方案选择 (3)三、 LCD显示模块方案选择 (4)四、 MCU模块方案选择 (4)第二节软件系统方案选择 (4)第三章系统硬件设计与实现 (6)第一节采集端硬件设计 (6)一、光照采集模块设计 (7)二、ATmega16L最小系统模块设计 (8)三、无线传输模块设计 (9)第二节终端硬件设计 (10)一、LCD显示模块设计 (11)二、变压电路设计 (12)第四章系统软件设计与实现 (13)第一节程序整体设计 (13)第二节光照采集与AD转换程序设计 (13)第三节无线传输程序设计 (14)第四节LCD显示程序设计 (16)第五节程序下载 (17)第四章测试结果及讨论 (18)第一节LCD显示测试 (18)第二节光照采集与显示测试 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)附录 (23)一、器件清单 (23)二、工具清单 (23)三、实物图 (24)四、程序代码 (24)第一章概述第一节课题背景与意义在现代农业和工业领域,经常需要对一些环境参数进行监测,以做出相应处理,确保设备和系统运行在最佳状态。
随着科技的发展,对环境参数监测系统的要求也越来越高;因此基于传感器、单片机和无线通信芯片设计出一种无线环境参数监测系统十分的重要。
光照强度是一个重要的环境参数,在工业和农业领域有着重要的应用,本课程设计介绍一种可以应用在许多领域的无线光照强度监测系统,实现对环境中的光照强度进行实时采集处理、无线传输与显示的功能。
本文的主要研究工作集中在光照强度监测系统的设计上,通过C语言编程对单片机进行控制,使单片机控制光照采集传感器、无线通信芯片和LCD,实现系统功能。
在本课题的基础上可以设计完成一个高速、方便、稳定的环境数据监测采集和传输系统,可以广泛应用于现代农业和工业领域。
FSK通信系统的设计报告
课程设计任务书学生姓名:王远善专业班级:电信0902 指导教师:陈永泰工作单位:信息工程学院题目:FSK通信系统的设计初始条件:具备通信课程的理论知识;具备模拟与数字电路基本电路的设计能力;掌握通信电路的设计知识,掌握通信电路的基本调试方法;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
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、完成FSK移频数据传输电路的设计,实现基带信号的FSK传输功能,收发波形一致。
2、完成系统中相关调制、传输以及解调模块电路的设计。
3、载波信号频率:2950Hz、1475Hz、峰值:5V;基带信号为M序列,峰值为1V的方波。
4、进行系统仿真,调试并完成符合要求的课程设计书。
时间安排:十九周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:摘要................................................................... . (1)1 目的分析 (2)1.1 任务分析 (2)1.2 具体分析 (2)2 2FSK基本原理分析 (3)2.1 2FSK信号的时域表达式 (3)2.2 2FSK信号的功率谱密度 (4)3 模块电路分析 (7)3.1 主振荡器设计 (7)3.2 M序列发生器电路设计 (8)3.3 分频器设计 (9)3.4 波形变换器设计 (9)3.5 调制电路设计 (10)3.6 解调系统设计 (10)4 总电路原理图 (12)5 实物图...................................................................136 各个电路的仿真波形 (14)7 元件清单 (16)8 心得体会 (17)参考文献 (18)在现代数字通信系统中,频带传输系统的应用最为突出。
用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制,已调信号通过信道传输到接收端,在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号,这种数字信号的反变换称为数字解调,把包含调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。
通信系统实验报告
通信系统实验报告一、实验目的本次通信系统实验的主要目的是深入了解通信系统的基本原理和关键技术,通过实际操作和测量,掌握通信系统中信号的传输、调制解调、编码解码等过程,并分析系统性能和影响因素。
二、实验原理1、通信系统的组成通信系统一般由信源、发送设备、信道、接收设备和信宿组成。
信源产生原始信息,发送设备对信号进行处理和变换,使其适合在信道中传输,信道是信号传输的媒介,接收设备对接收的信号进行解调、解码等处理,恢复出原始信息,信宿则是信息的接收者。
2、调制解调技术调制是将基带信号变换为适合在信道中传输的高频信号的过程,常见的调制方式有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。
解调则是从已调信号中恢复出原始基带信号的过程。
3、编码解码技术编码用于提高信号传输的可靠性和有效性,常见的编码方式有差错控制编码(如卷积码、Turbo 码等)和信源编码(如脉冲编码调制PCM)。
解码是编码的逆过程。
三、实验设备及材料本次实验使用的设备包括信号发生器、示波器、频谱分析仪、通信原理实验箱等。
四、实验步骤1、搭建通信系统实验平台按照实验指导书的要求,将实验设备连接好,组成一个完整的通信系统。
2、产生基带信号使用信号发生器产生一定频率和幅度的正弦波作为基带信号。
3、调制将基带信号分别进行 AM、FM 和 PM 调制,观察调制后的信号波形和频谱。
4、信道传输将调制后的信号通过信道传输,模拟信道中的噪声和衰减。
5、解调在接收端对已调信号进行解调,恢复出基带信号,并与原始基带信号进行比较。
6、编码解码对基带信号进行编码处理,然后在接收端进行解码,观察编码解码前后信号的变化。
7、性能分析测量调制解调后的信号的误码率、信噪比等性能指标,分析不同调制方式和编码方式对系统性能的影响。
五、实验结果与分析1、调制实验结果(1)AM 调制AM 调制后的信号波形呈现出包络随基带信号变化的特点,频谱中包含载频和上下边带。
在小信号调制时,调幅指数较小,解调后的信号失真较大;在大信号调制时,调幅指数较大,解调后的信号较为接近原始基带信号。
移动通信室内分布系统设计正文
移动通信室内分布系统设计一前言1.1 室内分布系统概述随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多,话务密度和覆盖要求也不断上升。
建筑物对移动电话信号有很强的屏蔽作用。
在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下,移动通信信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区和阴影区;在中间楼层,由于来自周围不同基站信号的重叠,产生乒乓效应,手机频繁切换,甚至掉话,严重影响了手机的正常使用;在建筑物的高层,由于受基站天线的高度限制,无法正常覆盖,也是移动通信的盲区。
另外,在有些建筑物内,虽然手机能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机上线困难。
室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。
近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。
室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案。
其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落,从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。
室内覆盖系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域;同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量,从整体上提高移动网络的服务水平。
移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。
网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平,是所有移动网络优化工作的主题。
所以建设室内覆盖系统势在必行。
与目前移动通信网络主要业务量来自于室外的情况不同,来自于室内业务量也占大比例。
根据香港SUNDAY对业务数据的采集结果可知,业务的室内发话量占总发话量的一半以上。
移动商用网络用户分布统计数据显示,大约70%的业务量来自于室内。
提高室内覆盖能力,不仅可以给用户带来更好的业务使用体验,还可以分散过密地区的网络压力,更可以与其他运营商的网络争夺室内话务量。
当前网络会有更多弱信号区出现,特别是在建筑物内部,更是存在着盲区多、易断线、网络表现不稳定的缺点。
(完整word版)数字通信系统的设计与仿真
数字通信系统的设计与仿真摘要:数字通信系统是数字传输的过程,模拟信号到达接收端必须先将模拟信号转换成数字信号,数字信号在信道中传输会有损耗,因此合理的采用信道的编/译码和调制、解调是十分重要的,本实验采用systemview 进行仿真.关键字:眼图、误码率、调制、解调.1数字通信系统模型与原理1.1数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统,如图1所示.图1数字通信系统模型1.1.1 信源编码与译码信源编码有两个基本功能:一是提高信息传输的有效性,即通过某种数据压缩技术设计减少码元数目和降低码元速率.二是完成模/数(A/D)转换,即当信息源给出的是模拟信号时,信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输.信源译码是信源编码的逆过程.1.1.2 信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错.为了减少差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分,组成所谓“抗干扰编码”.接收端的信道译码器按相应的规则进行解码,从中发现错误或纠正错误,提高通信系统的可靠性.1.1.3 加密与解密在需要实现保密通信的场合,为了保证所穿信息的安全,认为地将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密,恢复原来信息.1.1.4 数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的带通信号.基带的数字调制方式有振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、绝对相移键控、相对相移键控(DPSK).在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.对高斯噪声下的信号检测,一般用相关器或匹配滤波器来实现.1.1.5 同步同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致,是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件.按照同步的公用不同,分为载波同步、位同步、群同步和网同步.数字通信的主要特点(1) 抗干扰能力强,尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累(2) 数字信号通过差错控制编码,可提高通信的可靠性.(3) 由于数字通信传输一般采用二进制码,所以可使用计算机对数字信号进行处理,实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统,实现以计算机为中心的通信网.(4) 在数字通信中,各种消息(模拟的和离散的)都可变成统一的数字信号进行传输.在系统对数字信号传输情况的监视信号、控制信号及业务信号都可采用数字信号.数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN 对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离,实现各种综合业务.(5) 数字信号易于加密处理,所以数字通信保密性强.数字通信的缺点是比模拟信号占带宽,然而,由于毫米波和光纤通信的出现,带宽已不成问题.2 系统的设计过程为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配.这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带同信号的过程称为数字调制.在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调.通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统.一般来说,数字调制与模拟调制技术有的方法:把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理;是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,2.1 信源编码模拟信号转换成数字信号包括三个步骤:抽样,量化,编码.(1) 抽样:把模拟信号在时间上离散化,变换为模拟抽样信号.(2) 量化:将抽样信号在幅度上离散化,变换成量化信号.(3) 编码:用二进制码元来表示有限的量化电平.抽样定理指出:设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率〈f h ,则以间隔时间T〈1/2f h的周期性冲激脉冲对它抽样时,m(t)将被这些抽样值所完全确定.由于抽样时间间隔相等,所以此定理又称均匀抽样定理.例如模拟信号的最高频率为10hz,则采样频率为30hz.2.2 信道格雷码的编/译码数字信号在传输过程中,由于受到干扰的影响,码元波形将变坏,,接收端收到后可能发生错误判决,故采用GRAY编\译码方式来进行差错控制. 格雷码的编码和译码设备都不太复杂,而且检错的能力较强.格雷码除了具有线性码的一般性质外,还具有循环性.循环性是指任一码组循环一位(即将最右端的一个码元移至左端,或反之)后,仍为该码中的一个码组.2.3 2FSK信号的调制与非相干解调2.3.1 调制原理键控法:在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通,使其在每一个码元T s 期间输出 f1或f0两个载波之一, 图2所示.键控法产生的2FSK信号,是由于电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,故相邻码元之间的相位不一定连续. 2FSK信号可以看成两个ASK的相加,图3所示.图2 键控法产生2FSK 信号的原理图图3 相位连续的2FSK 信号波形2.3.2 2FSK 信号的非相干解调2FSK 的非相干解调:其原理是将2FSK 信号分解为上下两路2ASK 信号分别进行解调,然后进行判决.这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小,可以不专门设置门限.判决规则应与调制规则相呼应,调制时若规定“1”符号对应载波频率w 1,则接收时上支路的样值较大,应判为“1”;反之则判为“0”.2FSK 信号的非相干解调方框图如图4所示,其可视为由两路2ASK 解调电路组成.这里,两个带通滤波器(带宽相同,皆为相应的2ASk 信号带宽;中心频率不同,分别为w 1、w 2 起分路作用,用以分开两路2ASK 信号. 振荡器f 1选通开关 反相器 想加器 振荡器f 2 选通开关基带信号 2FSK 信号图4 2FSK信号非相干解调方框图2.4 模拟FIR滤波器的设计通过选择菜单上的”Filter/Analog”按扭,可以设计五种模拟滤波器.它们是:巴特沃斯,巴赛尔,切比契夫,椭圆,线性相位.这些滤波器可以是低通、高通或带通,所选滤波器的一般形状由滤波器的类型决定,需要输入的数据是滤波器的极点数、-3db带通或截止频率、相位纹波系数、增益等参数,按”finish”完成设计.低通滤波器:去掉信号中不必要的高频成分,降低采样频率,避免频率混淆,去掉高频干扰.带通滤波器:高通滤波器同低通滤波器的组合.对滤波器而言,所有频率都应是采样速率的分数,即相对的百分比系数.例如,系统的采样速率为1MHZ,所涉及的FIR低通滤波器的截止频率为50KH Z,则滤波器涉及窗口输入的截止频率为0.05(50KH Z/1MH Z),如果在滤波器前面连接的是抽样器或采样器的图符,则这些图符的频率也必须是滤波器采样速率的分数. 2.5 眼图分析眼图是指利用实验的方法估计和改善(通过调整)传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形.观察眼图的方法是:用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步,这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛,故称为“眼图”.从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响,从而估计系统优劣程度.另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰和改善系统的传输性能.眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱.“眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大当存在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变得模糊不清.若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小.与无码间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的带状线,而且不很端正.噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越大,眼图越不端正.眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息:可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱,有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响,评价一个基带系统的性能优劣;可以指示接收滤波器的调整,以减小码间串扰.(1) 最佳抽样时刻应在“眼睛” 张开最大的时刻.(2) 对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定.斜率越大,对定时误差就越灵敏. 在抽样.(3) 时刻上,眼图上下两分支阴影区的垂直高度,表示最大信号畸变.眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平.(4) 在抽样时刻上,上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限,噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决.(5) 对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统,眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小,表示零点位置的变动范围,这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响.2.6 误码率分析对于二进制双极性信号,假设它在抽样时刻的点平取值为+A或-A(分别对应信码“1或“0”),在-A 和+A之间选择一个适当的电平V d作为判决门限,根据判决准则将会出现以下几种情况:(1) 对“1”码:当X>V d,判为“1”码(正确);当X<V d,判为“0”码(错误).(2) 对“0”码:当X<V d,判为“0”码(正确);当X>V d,判为“1”码(错误).假设信源发送“1”码的概率为P(1),发送“0”码的概率为P(0),则二进制基带传输系统的总误码率Pe= P(1) P(0/1)+ P(0) P(1/0) 其中P(0/1)= P(X<V d),P(1/0) = P(X>V d)3参数的设定(1)模拟信源:正弦函数,频率fs=10hz,幅度A=1V;。
通信系统综合实验报告
通信系统综合实验报告实验一无线多点组网一、实验步骤1、组建树型网络组建5个节点的树形网络,阐述组建的过程。
2、进行数据传输节点之间进行通信,并记录路由信息,最后,进行组播和广播,观察其特点。
二、实验过程1、组建树型网络(1).网络1A、首先在配置中寻找到其他4个节点的地址信息。
自身地址:00:37:16:00:A5:46B、查找设备C、建立连接组网假设参加组网的共有5个BT设备,称为a、b、c、d、e。
首先由一个设备(例如b)发起查询,如果找到多个设备,则任选其二(例如d、e)主动与其建链。
在这个阶段,b、d、e构成一个微微网,b为主设备(M),d、e为从设备(S)。
注意在微微网中对处于激活状态的从设备的个数限制为2;而某个设备一旦成为从设备(即d、e),它就不能再被其它设备发现,也不能查询其它设备或与其它设备建链。
再由另外一个设备(a)发起查询,查询到设备b和设备c,再主动链接。
(1).网络1组建的网络图(1)(2)网络2同理,首先,在配置中寻找到其他4个节点的地址信息。
然后查找设备,再建立连接。
由地址为00:37:16:00:A5:42的节点连接00:37:16:00:A5:46和00:37:16:00:A5:43,再由00:37:16:00:A5:47连接00:37:16:00:A5:42和00:37:16:00:A5:45,最后组成网络。
组建的网络图(2)2.进行数据传输(1)点对点发送信息例如,对于组建的网络2.图中显示的是:00:37:16:00:A5:4A对00:37:16:00:A5:43的路由,途中经过了00:37:16:00:A5:47,00:37:16:00:A5:42由此可见,简单拓扑结构,路由具有唯一性。
(2)组播与广播1. 广播:由任何一个节点设备向网络内的所有其他节点发送同一消息,观察其发送的目标地址以及数据交换过程。
在这种情况下的路由过程与两个节点间数据单播的过程有何不同。
即时通信系统设计报告
即时通信系统设计报告1. 引言即时通信系统是现代人们进行实时沟通的重要工具,其功能包括文字、语音、图片、视频等多种形式的交流方式。
随着社交网络的兴起,即时通信系统逐渐成为人们日常生活中必不可少的一部分。
本报告旨在设计一种高效、安全、稳定的即时通信系统,以满足现代人们对实时交流的需求。
2. 系统设计基于以上目标,我们提出了以下设计方案:2.1 架构设计我们采用客户端-服务器架构设计,并且引入云计算技术来保证系统的可扩展性和高可用性。
具体架构如下:![系统架构](system_architecture.png)- 客户端:用户通过安装在手机、电脑等设备上的客户端应用来进行实时通信。
- 服务器端:负责处理用户请求的服务器群集,主要包括用户认证、消息传输、联系人管理等功能。
2.2 功能设计我们的即时通信系统具备以下核心功能:- 用户注册与认证:用户可以通过客户端应用完成注册,并通过用户名和密码进行认证。
- 实时通信:用户可以与自己的联系人进行实时文字、语音、图片、视频等形式的交流。
- 消息同步:用户可以在不同设备之间同步消息记录,确保在任何时间、任何地点都可以获取到最新的消息。
- 联系人管理:用户可以添加、删除、编辑自己的联系人,并进行分组管理。
- 安全保障:我们将采用加密算法对用户消息进行加密,并采取严格的用户权限管理措施,保障用户的信息安全。
2.3 技术选型根据我们的设计目标,我们选择以下技术来实现即时通信系统:- 服务器端:采用Java或Python等面向对象的语言进行开发,并使用Spring、Django等框架来提高开发效率和可维护性。
- 数据库:选择可扩展性好、性能高的关系型数据库,如MySQL或PostgreSQL,并结合缓存技术来提升系统的读写能力。
- 客户端:根据设备的不同,选择相应的开发技术。
例如,可以使用React Native进行移动端开发,使用Electron进行桌面端开发。
3. 性能评估为了评估我们设计的即时通信系统的性能,我们将进行以下测试:- 压力测试:通过模拟大量用户并发登录、发送消息等操作,来测试系统在高并发场景下的性能表现。
(完整word版)基于FPGA的数字通信系统报告
基于FPGA的数字通信系统设计指导老师:李东明项目负责人:何兴凯项目成员:杜川王光辉李莉玲摘要:设计并实现了了一种基于FPGA的片上数字通信系统。
系统主要由编译码模块,调制解调模块,频率合成模块,FIR数字滤波模块,位同步模块以及加密解密模块组成,由这些模块组成一个完整的通信系统片上系统。
一、项目背景在通信领域,尤其是无线通信方面,随着技术的不断更新和新标准的发布,通信系统也在朝着高速率,高质量,高可靠性等方向不断发展着。
但可以清楚地看到,当今动辄成百上千兆的数据流一股脑的涌进,任何一个高速数据传输系统的稳定性和安全性等方方面面都面临着极大的挑战,稍有考虑不周之处就会引起各种各样的问题,为了提高通信系统的稳定性,将系统构建在一个芯片的内部,即构建所谓的片上系统,应该可以大幅度提高系统的稳定性。
借助于通信原理以及EDA技术等课程的专业知识,设计了一个基于FPGA的数字通信系统,主要目的是在片上系统的设计思想指导下,设计并实现一个片上数字通信系统。
二、系统总体方案设计鉴于当前高速数字通信系统的设计方案大多是现场可编程门阵列(FPGA)加片外存储介质(SDRAM、SRAM、DDR等)的组合,本次设计方案同样采用这种组合方式,具体为一片FPGA、三片静态存储器(SRAM)和一片高速数据传输芯片。
FPGA具有管脚多、内部逻辑资源丰富、足够的可用IP核等优点,用作整个高速数字通信系统的控制核心极为合适,本方案中选用Altera公司的高性价比CycloneII系列FPGA芯片;静态存储用具有的一大优点就是数据读取速度快,且控制信号简单,易操纵,适用作高速数据存储介质,其处理速度和存储容量均满足系统设计的需要。
与传统的DSP(数据信号处理器)或DPP(通用处理器)相比,FPGA在某些信号处理任务中表现出非常强的性能,而单片机的处理也显然逊色很多。
以下为整体的系统流程图:图1 系统设计框图三、程序运行平台Quartus II 9.0;Nios II 9.0 IDE ;Alter SOPC Builder 等四、系统模块具体实现1、编译码模块:信源编码有两个基本功能:一是提高信息传输的有效性,二是模拟信号完成AD转换后,可以实现数字化传输。
通信综合设计实验报告
一、实验目的本次通信综合设计实验旨在使学生掌握通信系统的基本原理,提高学生的实际动手能力,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
通过实验,使学生了解通信系统的基本组成,掌握通信系统的主要性能指标,学会通信系统的设计和调试方法。
二、实验原理通信系统是指通过传输媒介,将信息从发送端传输到接收端的系统。
通信系统主要由信源、信道、信宿和编码解码器等部分组成。
本实验主要研究模拟通信系统和数字通信系统的基本原理。
1. 模拟通信系统:模拟通信系统是指将模拟信号作为信息载体进行传输的系统。
其主要性能指标有信噪比、频带宽度、调制方式等。
2. 数字通信系统:数字通信系统是指将数字信号作为信息载体进行传输的系统。
其主要性能指标有误码率、信噪比、频带宽度等。
三、实验内容1. 模拟通信系统实验(1)实验目的:熟悉模拟通信系统的基本组成,掌握调制和解调的基本原理。
(2)实验内容:①调幅(AM)调制实验;②调频(FM)调制实验;③调相(PM)调制实验。
(3)实验步骤:①搭建AM调制器电路;②搭建AM解调器电路;③搭建FM调制器电路;④搭建FM解调器电路;⑤搭建PM调制器电路;⑥搭建PM解调器电路。
2. 数字通信系统实验(1)实验目的:熟悉数字通信系统的基本组成,掌握数字调制和解调的基本原理。
(2)实验内容:①数字调幅(DAM)调制实验;②数字调频(DFM)调制实验;③数字调相(DPM)调制实验。
(3)实验步骤:①搭建DAM调制器电路;②搭建DAM解调器电路;③搭建DFM调制器电路;④搭建DFM解调器电路;⑤搭建DPM调制器电路;⑥搭建DPM解调器电路。
四、实验结果与分析1. 模拟通信系统实验结果与分析(1)调幅(AM)调制实验结果:①调制信号频率:1kHz;②调制信号幅度:1V;③调制信号调制系数:1;④解调信号频率:1kHz;⑤解调信号幅度:1V。
(2)调频(FM)调制实验结果:②调制信号幅度:1V;③调制信号调制频率:10kHz;④解调信号频率:1kHz;⑤解调信号幅度:1V。
通信系统实践实验报告
一、实验目的1. 理解通信系统的基本组成和原理。
2. 掌握模拟通信和数字通信的基本技术和方法。
3. 熟悉通信系统实验设备和仪器的使用。
4. 培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验内容1. 实验一:模拟调制解调(1)实验原理模拟调制是将基带信号转换成频带信号的过程,而解调则是将频带信号恢复成基带信号的过程。
本实验采用调幅(AM)和调频(FM)两种调制方式。
(2)实验步骤1. 搭建模拟调制解调实验系统,包括信号源、调制器、信道、解调器等。
2. 产生基带信号,调整信号参数。
3. 通过调制器将基带信号调制为AM或FM信号。
4. 将调制后的信号通过信道传输。
5. 通过解调器将接收到的信号解调为基带信号。
6. 比较调制前后的信号波形,分析调制效果。
(3)实验结果与分析通过实验,观察到调制后的信号频率发生了变化,实现了基带信号到频带信号的转换。
同时,通过解调器将信号恢复为基带信号,验证了调制解调过程的有效性。
2. 实验二:数字调制解调(1)实验原理数字调制是将基带信号转换成数字信号的过程,而解调则是将数字信号恢复成基带信号的过程。
本实验采用调幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK)三种调制方式。
(2)实验步骤1. 搭建数字调制解调实验系统,包括信号源、调制器、信道、解调器等。
2. 产生基带信号,调整信号参数。
3. 通过调制器将基带信号调制为ASK、FSK或PSK信号。
4. 将调制后的信号通过信道传输。
5. 通过解调器将接收到的信号解调为基带信号。
6. 比较调制前后的信号波形,分析调制效果。
(3)实验结果与分析通过实验,观察到调制后的信号在频谱上发生了变化,实现了基带信号到数字信号的转换。
同时,通过解调器将信号恢复为基带信号,验证了调制解调过程的有效性。
3. 实验三:通信系统性能分析(1)实验原理通信系统性能分析主要包括误码率、信噪比、带宽等指标。
本实验通过对模拟和数字调制解调系统的性能进行分析,了解不同调制方式对系统性能的影响。
红外收发通信系统设计与实现实验报告
红外收发通信系统设计与实现实验报告目录1. 实验目的与要求 (2)1.1 学习红外收发通信系统的基本原理 (2)1.2 掌握红外收发系统的硬件设计与软件编程 (3)1.3 实现红外信号的收发功能 (5)2. 实验原理与技术要求 (6)2.1 红外通信技术 (7)2.2 红外收发模块介绍 (8)2.3 通信协议与信号处理 (9)3. 实验仪器与设备 (11)3.1 实验所需的硬件设备 (11)3.2 实验所需的软件工具 (13)4. 实验设计 (13)4.1 系统硬件设计 (14)4.1.1 红外发射模块的选择与连接 (16)4.1.2 红外接收模块的选择与连接 (19)4.2 系统软件设计 (20)4.2.1 通信协议的设计 (21)4.2.2 数据处理与异常处理 (22)5. 实验步骤 (23)5.1 准备工作 (24)5.2 硬件电路的搭建 (26)5.2.1 红外发射电路的连接 (27)5.2.2 红外接收电路的连接 (29)5.3 软件编程 (30)5.3.1 数据发送程序编写 (31)5.3.2 数据接收程序编写 (31)5.4 系统调试 (33)6. 实验结果与分析 (34)6.1 通信系统的测试 (36)6.2 结果数据的记录与分析 (37)6.3 存在的问题与改进措施 (38)1. 实验目的与要求本次实验的目的是加深学生对红外远程控制技术原理的理解,掌握红外收发模块的工作原理和应用。
通过实际操作,学生能够亲手设计并实现一个简单的红外收发通信系统。
实验还旨在培养学生的逻辑思维、电路设计、焊接调试以及系统综合应用的能力。
具体包括:能够根据实验目的设计实验电路,并利用电路绘制工具清晰准确地绘制电路图。
实验报告中应包括实验结果的分析,包括系统的工作状态、实验数据的验证和测试结果的解释。
在进行红外信号的测试时,要考虑到外界环境因素,如阳光直射、其它红外源干扰等。
在编写实验报告时,应充分展示自己的思考过程,不仅仅是结果的罗列。
通信原理课程设计报告(增量调制通信系统)
武汉理工大学《数字通信系统课程设计》课程设计任务书学生姓名:吕义斌专业班级:电信1102班指导教师:吴巍工作单位:信息工程学院题目:△M通信系统设计初始条件:具备通信课程的理论知识;具备模拟与数字电路基本电路的设计能力;掌握通信电路的设计知识,掌握通信电路的基本调试方法;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
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、△M码速率128KB,有线通信,语音信号无明显失真;2、对系统各个组成部分与模块进行设计,包括△M编译码电路,同步脉冲序列,低通滤波器等;3、对△M斜线、临界过载等进行误差分析,设计相应电路以检测上述现象;4、进行系统仿真,调试并完成符合要求的课程设计书。
时间安排:二十二周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (3)1.增量调制原理 (4)2.增量调制的过载特性与编码的动态范围 (5)2.1 增量调制系统的量化误差 (5)2.2 过载特性 (6)2.3 动态范围 (7)3.增量调制的抗噪性能 (9)3.1 量化信噪比 (9)3.2 误码信噪比 (10)4. 增量调制系统模块电路设计分析 (10)4.1 加法器电路与限幅放大电路 (11)4.2 极性变换电路、积分器和射随器电路 (12)4.3 抽样脉冲发生器电路与定时判决器 (13)4.4 低通滤波器 (13)4.5 总体电路设计 (14)5.电路仿真及信号波形测量 (15)6. 实物制作 (17)7. 课程设计实践心得体会 (18)附录1. (19)附录2. (20)参考文献 (21)摘要增量调制简称,它是继PCM之后出现的又一种模拟信号数字化方法。
最早是由法国工程师De Loraine于1946年提出来的,其目的在于简化模拟信号的数字化方法。
在以后的三十多年间有了很大发展,特别是在军事和工业部门的专用通信网和卫星通信中得到广泛应用,不仅如此,近年来在高速超大规模集成电路中已被用作A/D转换器。
通信课程设计实验报告
通信课程设计实验报告一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握通信原理的基本知识和技能,能够理解并分析通信系统的基本组成部分,如信号源、调制器、信道、解调器等,并了解现代通信技术的发展和应用。
1.掌握通信系统的定义、分类和基本原理。
2.理解信号的分类、特点和处理方法。
3.学习调制、解调、编码、解码等基本通信技术。
4.了解现代通信技术的发展趋势和应用领域。
5.能够运用通信原理分析和解决实际通信问题。
6.学会使用通信实验设备和软件工具进行通信实验。
7.能够编写简单的通信程序,实现数据的传输和接收。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和团队合作精神,提高解决实际问题的能力。
2.激发学生对通信技术的兴趣和热情,了解通信技术对社会发展的贡献。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括通信原理的基本概念、信号处理技术、调制解调技术、编码解码技术以及现代通信技术的发展和应用。
1.通信原理的基本概念:通信系统的定义、分类、基本原理和性能指标。
2.信号处理技术:信号的分类、特点和处理方法,包括滤波、采样、量化等。
3.调制解调技术:调制解调的基本原理和方法,如幅度调制、频率调制、相位调制等。
4.编码解码技术:数字编码、纠错编码、信道编码等,以及解码技术的基本原理和方法。
5.现代通信技术的发展和应用:无线通信、光纤通信、卫星通信等,以及通信技术在互联网、物联网等领域的应用。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:通过教师的讲解,系统地传授通信原理的基本知识和技能。
2.讨论法:学生进行小组讨论,促进学生思考和交流,培养学生的创新思维和团队合作能力。
3.案例分析法:分析实际通信系统的案例,让学生了解通信技术的应用和挑战。
4.实验法:通过实验操作,让学生亲手实践,加深对通信原理的理解和掌握。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
通信系统仿真实验报告(DOC)
通信系统实验报告——基于SystemView的仿真实验班级:学号:姓名:时间:目录实验一、模拟调制系统设计分析 -------------------------3一、实验内容-------------------------------------------3二、实验要求-------------------------------------------3三、实验原理-------------------------------------------3四、实验步骤与结果-------------------------------------4五、实验心得------------------------------------------10实验二、模拟信号的数字传输系统设计分析------------11一、实验内容------------------------------------------11二、实验要求------------------------------------------11三、实验原理------------------------------------------11四、实验步骤与结果------------------------------------12五、实验心得------------------------------------------16实验三、数字载波通信系统设计分析------------------17一、实验内容------------------------------------------17二、实验要求------------------------------------------17三、实验原理------------------------------------------17四、实验步骤与结果------------------------------------18五、实验心得------------------------------------------27实验一:模拟调制系统设计分析一、实验内容振幅调制系统(常规AM )二、实验要求1、 根据设计要求应用软件搭建模拟调制、解调(相干)系统;2、 运行系统观察各点波形并分析频谱;3、 改变参数研究其抗噪特性。
通信系统综合实验报告实验报告
通信系统综合实验报告实验报告一、实验目的本次通信系统综合实验的目的在于深入了解通信系统的基本原理和关键技术,通过实际操作和测试,掌握通信系统的设计、搭建、调试和性能评估方法,提高对通信工程专业知识的综合应用能力。
二、实验设备本次实验所使用的主要设备包括:信号发生器、示波器、频谱分析仪、通信实验箱、计算机等。
信号发生器用于产生各种不同频率、幅度和波形的信号,作为通信系统的输入源。
示波器用于观测信号的时域波形,帮助分析信号的特性和变化。
频谱分析仪则用于测量信号的频谱分布,了解信号的频率成分。
通信实验箱提供了通信系统的硬件模块和接口,便于进行系统的搭建和连接。
计算机用于运行相关的通信软件,进行数据处理和分析。
三、实验原理1、通信系统的基本组成通信系统通常由信源、发送设备、信道、接收设备和信宿组成。
信源产生需要传输的信息,发送设备将信源输出的信号进行调制、编码等处理,使其适合在信道中传输。
信道是信号传输的媒介,会对信号产生各种干扰和衰减。
接收设备对接收的信号进行解调、解码等处理,恢复出原始信息,并将其传递给信宿。
2、调制与解调技术调制是将原始信号的频谱搬移到适合信道传输的频段上的过程。
常见的调制方式有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
解调则是从已调信号中恢复出原始信号的过程,解调方式与调制方式相对应。
3、编码与解码技术编码是为了提高通信系统的可靠性和有效性,对原始信号进行的一种变换处理。
常见的编码方式有信源编码(如脉冲编码调制 PCM)和信道编码(如卷积码、循环码等)。
解码是编码的逆过程,用于恢复原始信号。
4、信道特性信道对信号的传输会产生衰减、延迟、噪声和失真等影响。
了解信道的特性对于设计和优化通信系统至关重要。
四、实验内容1、模拟通信系统实验(1)AM 调制与解调实验使用信号发生器产生正弦波信号作为原始信号,经过 AM 调制后,在信道中传输。
在接收端,使用解调电路恢复出原始信号,并通过示波器观察调制前后和解调后的信号波形,分析调制深度对信号质量的影响。
通信系统综合设计报告
通信系统综合设计报告五邑大学通信系统综合设计报告题目:多路红外遥控器院系信息工程学院专业通信工程学号学生姓名指导教师多路红外遥控器图2.1 脉冲个数调制视图三.主要元件 STC89C52单片机(最小系统)PH303红外发射二极管HS0038红外接收一体头四.硬件电路设计1.红外发射电路该电路采用8050三极管两级放大,这样能产生足够大的电流驱动红外发射管,能增加遥控距离。
2.单片机最小系统图4.2 单片机最小系统复位电路采用手动和自动复位,晶振用12M晶振。
3.按键电路图4.3 按键电路按键电路将三个按键接在P2.0,P2.1和P2.2口上,按下按键给单片机置低电平。
4.红外接收电路红外接收采用一体头作为接受管,它起集成了红外接收、带通滤波和放大电路,使用起来方便简单。
图4.4 红外接收电路5.LED电路图4.5 LED电路LED接在单片机P2.0和P2.1口,当单片机输出高电平,灯不亮;当单片机输出低电平,LED亮。
其中LED1可以改变亮度,通过单片机编程使P2.0口输出占空比不同的方波来改变灯的亮度。
五.单片机程序设计流程1.红外发射部分图5.1 发送主程序图5.2 按键扫描流程图按键扫描过程:先判断是否有按键按下,如果有,扫描P2口的值确定是哪个按键,并执行相应的程序。
图5.3 红外信号发射程序2.红外接收部分图5.4 接收部分主程序图5.5 中断过程程序六.总电路图1.发射电路图2.接收电路图七.总结这次的通信系统综合设计是基于单片机的红外遥控器,要求每人设计自己的产品并做出实物,在巩固通信原理所学的知识的同时,增强了个人的动手能力和思考能力。
为了做出这次的课程设计,我查阅了不少关于红外遥控的资料,了解了红外遥控的基本原理和几种可用的编码方式,也了解了几种红外发射和接收的元件和连接电路。
我对于各种编码方式的思想有了很好的理解和认识,也分析了不同编码方式的好坏。
这次我做的红外遥控器采用脉冲个数编码,其特点就是程序简单,便于实现,在实现多路(较少)遥控时比较适合。
通信系统课程设计报告
通信系统课程设计报告------调频无线发射机目录1 绪论 (1)1.1无线通信技术简介 (1)1.2开发环境介 (1)2设计需求及应用分析 (1)3 设计方案及工作原理 (2)3.1设计需求 (2)3.2设计方案及工作原理 (2)3.2.1方案比较 (2)3.2.2方案论证 (2)3.2.3方案选择 (2)3.2.4设计总电路 (3)3.2.5工作原理 (3)4 电路各模块功能介绍及参数的确定 (3)4.1预加重电路模块 (3)4.2音频放大模块 (4)4.3FM调频模块 (4)4.4谐振电路模块 (5)4.5功率放大模块 (5)4.6发射模块 (6)5 电路的仿真与调试 (7)5.1电路的仿真与调试 (7)5.2误差分析 (11)6 心得体会 (11)附录元件清单 (12)1 绪论1.1无线通信技术简介随着无线通信技术的迅速发展,无线通讯技术已广泛地在通信、计算机、自动控制、自动测量、遥控/遥测、仪器仪表、医疗设备和家用电器等领域中应用。
无线电路与人们熟知的双向无线电、电视、广播设备并无不同之处。
它们中的一些需要高线性调制(TV图像),一些需要经过中继站工作(双相无线电),真正的差别在于元件的体积小得多,以及在无线电中,绝大多数情况下都能使用时分复用、扩频或其他能有效提高通信带宽利用率的方法。
无线通信技术以惊人的速度持续增长,几乎每天都有新的应用的报道。
除了诸如无线电广播和电视等传统的通信应用外,射频(RF)和微波也正在被应用于无绳电话、蜂窝移动通信、局域网和个人通信系统中。
无钥匙进门,射频识别,在医院或疗养院中监控病人,计算机的无线鼠标和无线键盘,以及家用电器的无线网络化,这些都是应用射频技术的其他一些领域。
其中某些应用传统上采用红外技术,然而射频电路由于其卓越的性能正在取而代之。
在可以预见的将来,射频技术有望继续保持当前的增长率1.2开发环境介电子通信类常用的设计软件:Protel 99 SE---PCB电路板设计Matlab---模块仿真System view---数字通信系统的仿真Proteus――单片机及ARM仿真LabVIEW――虚拟仪器原理及仿真本设计主要依靠Multisim完成。
通信系统课程设计报告
通信系统课程设计报告山东大学信息学院School of Information Science andEngineering通信系统课程设计实验报告目录信道编码方式为7-4汉明码、交织码、卷积码,信道为:加性高斯白噪声信道(AWGN Channel)和突发错误信道,调制方式采用FSK调制方式。
2、课程设计时间4月10日——5月30日3、课程设计环境 MATLAB平台4、课程设计要求设计一个通信系统,完成从信源到信宿的整个仿真过程,编程实现信源模块、信道编码模块、FSK调制模块、信道仿真模块、FSK解码模块、信道解码模块、性能分析模块。
其中信道编码方式分别采用7-4汉明码、交织码、卷积码,信道分别采用加性高斯白噪声信道(AWGN Channel)、突发错误信道。
要求可以实现仿真信息可以从发送到接收的整个传输过程,通过分析比较同一信道环境不同编码方式的信噪比-误码率曲线和同一编码方式不同信道环境的信噪比-误码率曲线来分析三种信道编码方式的性能,得出实验结论。
5、设计内容5.1、系统框图设计基于FSK的信道编码性能分析实验仿真系统的程序框图如图1所示:图1 基于FSK的信道编码性能分析实验仿真系统的程序框图5.2、模块设计本程序采取模块化设计,分为以下几个模块:5.2.1、信源模块产生随机的二进制数字序列;5.2.2、信道编码模块5.2.2.1、7-4汉明码编码模块对信源产生的二进制数字序列进行7-4汉明编码,输出要传送的二进制数字序列;5.2.2.2、交织码编码模块对信源产生的二进制数字序列进行交织编码,输出要传送的二进制数字序列;(1)循环码编码子函数(2)交织子函数5.2.2.3卷积码编码模块对信源产生的二进制数字序列进行交织编码,输出要传送的二进制数字序列;5.2.3、FSK调制模块对发送的二进制数字序列进行FSK调制,输出为经过信道传输的信号; FSK调制框图如图2所示:图2 FSK调制框图5.2.4、AWGN信道模块仿真实现随机错误信道环境,对输出信号进行噪声干扰;5.2.5、突发错误信道模块仿真实现突发错误信道环境,对输出信号进行噪声干扰;5.2.6、FSK解调模块对经过信道传输后的信号进行FSK解调,输出为二进制数字信号;(1)FSK解调子函数(2)计算信号的IFFT子函数(3)低通滤波器子函数FSK解制框图如图3所示:图3 FSK解制框图5.2.7、信道解码模块5.2.7.1、7-4汉明码解码模块对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行7-4汉明解码,输出要接收到信源发送的二进制数字序列;5.2.7.2、交织码编码模块对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行交织解码,输出要接收到信源发送的二进制数字序列;(1)交织子函数(2)纠错子函数(3)循环码解码子函数5.2.7.3卷积码编码模块对FSK解调模块输出的二进制数字序列进行卷积解码,输出要接收到信源发送的二进制数字序列;5.2.8、主函数模块将以上各子函数模块构成系统,进行通信系统传输仿真,画出信噪比-误码率曲线图,用以分析系统性能。
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通信系统课程设计报告题目:模拟线性调制系统的建模、设计与计算机仿真分析学院xx专业班级xx学生姓名xx学生学号xx提交日期 2015.6.28目录1 设计目的 (2)2 设计要求和设计指标 (3)3 设计内容 (3)3.1线性调制的一般原理 (3)3.2常规双边带调制AM (4)3.2.1 AM调制工作原理 (4)3.2.2 AM调制解调仿真电路 (5)3.2.3 AM调制解调仿真结果与分析 (6)3.3双边带调制DSB (9)3.3.1 DSB调制解调工作原理 (9)3.3.2 DSB调制解调仿真电路 (10)3.3.3 DSB调制解调仿真结果与分析 (11)3.4单边带调制SSB (14)3.4.1 SSB调制解调工作原理 (14)3.4.2 SSB调制解调仿真电路 (17)3.4.3 SSB调制解调仿真结果与分析 (18)4 本设计改进建议 (21)5 总结 (21)参考文献 (21)2 设计目的(1)使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理;(2) 培养学生掌握电路设计的基本思路和方法;(3) 能提高学生对所学理论知识的理解能力;(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 设计要求和设计指标(1) 学习SystemView 仿真软件;(2) 对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析;(3) 提出系统的设计方案,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。
3 设计内容 3.1 线性调制的一般原理模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制,本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。
线性调制系统中,常用的方法有AM 调制,DSB 调制,SSB 调制。
线性调制的一般原理:载波:)cos()(0ϕω+=t A t s c调制信号:)cos()()(0ϕω+=t t Am t s c m 式中()t m —基带信号。
线性调制器的一般模型如图3-1在该模型中,适当选择带通滤波器的冲击响应()t h ,便可以得到各种线性调制信号。
线性解调器的一般模型如图3-2。
图3-2线性解调系统的一般模型 其中()t s m —已调信号,()t n —信道加性高斯白噪声。
3.2 常规双边带调制AM 3.2.1 AM 调制工作原理(1)调制原理如果输入基带信号()t m 含直流分量,则它可以表示为0m 与()t m '之和,其中,0m 是()t m 的直流分量,()t m '是表示消息变化的交流分量,且假设()t h 也是理想带通滤波器的冲激响应,如果满足m a x 0)(t m m '>,则信号为调幅(AM )信号,其时域表示形式为: ()()()00cos cos cos m c c c s t m m t t m t m t t ωωω''=+=+⎡⎤⎣⎦其对应的频域表示式为:''102()[()()][()()]m c c c c S m M M ωπδωωδωωωωωω=-+++-++ 式中''()()M m t ω⇔。
(2)解调原理通常AM 信号可以用相干解调(同步检测)和非相干解调(包络检波)两种方法进行解调。
由AM 信号的频谱可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。
解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。
将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波,可得21100022()cos()[()]cos [()][()]cos2AM c c c s t t A m t t Am t A m t t ωωω⋅=+=+++ 由上式可知,只要用一个低通滤波器,就可以将第1项与第2项分离,无失真的恢复出原始的调制信号:102[()]A m t本设计采用了相干解调的方法进行解调,其原理框图如图3-3所示。
图3-3 相干解调原理框图3.2.2 AM 调制解调仿真电路根据以上AM 信号的调制与解调原理,用system view 仿真的电路图如图3-4所示。
图3-4 AM 调制解调仿真电路具体设计参数为:Token12、14:正弦载波信号,幅度为1V,频率为300HZ; Token1:增益为2;Token2、9:乘法器;Token6、7:加法器;Token4:正弦基带信号,幅度为1V,频率10HZ; Token10:低通滤波器,截止频率为12HZ,极点数为3。
采样频率=3000HZ,采样点数=1024。
3.2.3 AM调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图3-5所示:图3-5(a)载波信号图3-5(b)基带信号图3-5(c) AM已调信号图3-5(d) AM解调信号图3-5 AM调制解调波形图其中基带信号频谱、已调信号频谱及解调后信号频谱如下图3-6所示:图3-6(a)载波信号频谱图图3-6(b)基带信号频谱图图3-6(c) AM已调信号频谱图图3-6(d ) AM 解调信号频谱图图3-6 频谱比较图分析:AM 调制为线性调制的一种,由图3-5可以看出,在波形上,已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化;由图3-6可以看出,在频谱结构上,它完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。
用相干解调法解调出来的信号与基带信号基本一致,实现了无失真传输。
3.3 双边带调制DSB3.3.1 DSB 调制解调工作原理(1)调制原理在图3-1中,如果输入的基带信号没有直流分量,且()h t 是理想的带通滤波器,则该基带信号与载波相乘就得到双边带信号(DSB 信号),或称双边带抑制载波信号。
其表达式为()()cos m c s t m t t ω=(2)解调原理 DSB 信号只能用相干解调的方法进行解调,DSB 信号的解调模型与AM 信号相干解调时完全相同。
此时,乘法器输出为:21122()cos ()cos ()()cos2DSB c c c s t t m t t m t m t t ωωω⋅==+ 经低通滤波器滤除高次项,得12()()o m t m t = 即无失真地恢复出了基带信号。
3.3.2 DSB 调制解调仿真电路根据以上DSB 信号的调制与解调原理,用system view 仿真的电路图如图7所示。
图3-7 DSB 调制解调仿真电路图具体设计参数为:Token12、14:正弦载波信号,幅度为1V,频率为300HZ; Token15:增益为0;Token2、9:乘法器; Token16、7:加法器; Token4:正弦基带信号,幅度为1V ,频率10HZ; Token10:低通滤波器,截止频率为12HZ,极点数为3。
采样频率=3000HZ,采样点数=1024。
3.3.3 DSB调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图3-8所示:图3-8(a)载波信号图3-8(b)基带信号图3-8(c) DSB已调信号图3-8(d) DSB解调信号图3-8 DSB调制解调波形图其中解调后信号频谱、已调信号频谱及基带信号频谱如下图3-9所示:图3-9(a)载波信号频谱图图3-9(b)基带信号频谱图图3-9(c) DSB已调信号频谱图图3-9(d) DSB解调信号频谱图图3-9 频谱比较图分析:DSB调制为线性调制的一种,由图3-8可以看出,在波形上,DSB调制信号有明显的包络,且存在反相点, 占用频带宽度比较宽,为基带信号的2倍;由图3-9可以看出,在频谱上,DSB信号不存在载波分量,即没有离散谱,只有上下边带两部分,调制效率为100%,即全部功率都用于信息传输。
由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因此采用相干解调,低通滤波器的截止频率为12Hz,经相干解调后,与原信号波形一致,稍微存在一些延时。
3.4 单边带调制SSB3.4.1 SSB调制解调工作原理(1)调制原理双边带已调信号包含有两个边带,即上、下边带。
由于这两个边带包含的信息相同,从信息传输的角度来考虑,传输一个边带就够了。
所谓单边带调制,就是只产生一个边带的调制方式。
故易知在DSB 调制后加适当截止频率的高通或低通滤波器便可产生相应SSB 信号。
通过低通滤波器后产生的下边带SSB 信号,表达式为:()()()t t m t t m t s c c m ωωsin ˆ5.0cos 5.0+=通过高通滤波器后产生的上边带SSB 信号,表达式为:()()()t t m t t m t s c c m ωωsin ˆ5.0cos 5.0-=原理图如图3-10所示。
图3-10 SSB 调制系统原理图但是由于滤波器的截止特性不理想,这里采用移相法来设计。
设调制信号的单频信号t A t f m m ωcos )(=,载波为t t c c ωcos )(=,则调制后的双边带时域波形为()()()[]2/cos cos cos cos t w w A t w w A t t A t s m c m m c m c m m D SB -++==ωω保留上边带,波形为()()[]()2/sin sin cos cos 2/cos t w t w t w t w A t w w A t s m c m c m m c m U SB -=+=保留下边带,波形为()()[]()2/sin sin cos cos 2/cos t w t w t w t w A t w w A t s m c m c m m c m lSB +=-=上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比,称为同相分量;而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果,称为正交分量。
因此移相法的原理图如图3-11所示。
图3-11 SSB 移相法原理图(2)解调原理 SSB 调制信号只能用相干解调方法解调。
解调原理和AM 的线性解调原理相同,解调原理图如图3-3所示。
3.4.2 SSB调制解调仿真电路根据以上SSB信号的调制与解调原理,用system view仿真的电路图如图3-12所示。
图3-12 SSB调制解调仿真电路图具体设计参数为:Token0:正弦基带信号,幅度为0.5V,频率为10HZ;Token1、3、8:乘法器; Token5、6:加法器;Token4:相反器;Token2、11:正弦载波信号,幅度为1V,频率300HZ; Token10:低通滤波器,截止频率为10HZ,极点数为2。
采样频率=3000HZ,采样点数=1024。
3.4.3 SSB调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图3-13所示:图3-13(a) SSB下边带已调信号图3-13(b) SSB上边带已调信号图3-13(c) SSB下边带解调信号图3-13 SSB调制解调波形图其中解调后信号频谱、上边带信号频谱、下边带信号频谱及如下图3-14所示:图3-14(a) SSB下边带已调信号频谱图图3-14(b) SSB上边带已调信号频谱图图3-14(c) SSB下边带解调信号频谱图图3-14 频谱比较图分析:SSB调制信号与DSB调制信号的波形及频谱基本一致,与DSB相比较,SSB信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的,只包含了一个边带的信号,节省了带宽资源,调制效率仍是100%,带宽利用率高。