通信原理课程设计

图 4.2 2FSK 信号调制器框图
两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。 二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。
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调制器各点波形如图 4.3 所示。
图 4.3 2FSK 调制器各点波形
由图 4.3 可知，波形 g 是波形 e 和 f 的叠加。所以，二进制频率调制信号
II
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2FSK 系统仿真
1.课程设计目的
（1）要求学生掌握 2FSK 的调制与解调的实现方法。 （2）培养独立开展科研的能力和编程能力。 （3）掌握 MATLAB 集成环境下的 Simulink 仿真平台设计进行 2FSK 调制与相干
解调系统仿真。
2.课程设计要求
（1）利用通信原理中学习的理论知识，在 Simulink 仿真平台中设计出调制与 解调系统，并会运行。
3.1 MATLAB 的简介..................................................................... 1 3.2 Simulink 平台介绍..............................................................2 4.课程设计分析.................................................................................2 4.1 课程设计原理.......................................................................2 4.2 2FSK 的产生及其功率谱密度........................................... 3 4.3 2FSK 的调解及系统的抗噪声性能................................... 5 5.仿真.................................................................................................7 5.1 建模图.................................................................................... 7 5.2 参数设置................................................................................ 8 5.3 仿真结果.............................................................................. 11 6. 结果分析.....................................................................................14 7.参考文献.......................................................................................14
（2）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形。 （3）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形。
3.相关知识
3.1 MATLAB 的简介
Matlab 是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。目 前的 Matlab 版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像 VB 等语言一样设 计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能 实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab 和其他高级语 言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了 Matlab 的应用潜力。
Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工 具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统， Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执 行和测试。
4.课程设计分析
4.1 课程设计原理
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在 2FSK 中，载波的频率
2FSK f1 f2 2 fs
(4.2)
由图 4.4 可以看出,第一，相位不连续的 2FSK 信号的功率谱由连续谱和离散谱
组成。其中，连续谱由两个中心位于 f1 和 f2 处的双边谱叠加而成，离散谱位于 两个载频 f1 和 f2 处；第二，连续谱的形状随着两个载频之差 f1 f2 的大小而变 化，若 f1 f2 fs ，连续谱在 f0 处出现单峰；若 f1 f2 fs ，出现双峰。
指导教师：
专业负责人：
学院教学副院长：
2016 年 2 月 29 日 2016 年 2 月 29 日
2016 年 2 月 29 日
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
摘要
2FSK 是以二进制数字基带信号为调制信号，采用键控法来产生 2FSK 信号，控制载 波频率变化的调制方式，解调方法为相干解调。本次课程设计主要是利用 Matlab 的 Simulink 平台进行系统仿真，调制系统主要有 Bernoulli Binary Generator 二进制随 机基带信号模块，Sine wave，Sine wave1 载波模块,用来产生正弦波；Product 乘法器 模块；Scope 示波器模块，用来显示波形；NOT 反相器模块；解调系统主要包括 Design 带通滤波器模块；相乘器和低通滤波器模块，其作用等同于包络检波器；Scope 示波器 模块；Add 模块，对信号进行加法或减法运算；Relay 抽样判决器模块，其采样时间与 伯努利二进制信号发生器的采样时间相同，以便判决信号。合理设定各模块参数，通过 对输出波形的分析得出 2FSK 调制解调系统仿真是否成功。 关键词:2FSK；相干解调 ；调制；Matlab/Simulink
随二进制基带信号在
f
和
1
f
两个频率点间变化。2FSK
2
是利用数字基带信号控
制在波的频率来传送信息。一个 2FSK 信号可以看成是两个不同载频的 2ASK 信
号的叠加。1
码用频率
f
来传输，0
1
码用频率
f
2
来传输，而其振幅和初始相位
不变。故其表示式为式(4.1)：
_
s2FSK (t) [ ang(t nTs )]cos(1t n ) [ ang(t nTs )]cos(2t n )
利用 MATLAB/Simulink 进行编程和仿真，要求通过键控法与相干解 调法实现 2FSK 的调制与解调。
工作计划与进度安排: 2016 年 02 月 29 日 选题目查阅资料 2016 年 03 月 01 日 编写软件源程序或建立仿真模块图 2016 年 03 月 02 日 调试程序或仿真模型 2016 年 03 月 02 日 性能分析及验收 2016 年 03 月 09 日 撰写课程设计报告、答辩
成绩评定表
学生姓名 赵诗雅
班级学号
1303030403
专 业 电子信息工程 课程设计题目 2FSK 系统仿真
评
语 组长签字：
成绩
日期
2016 年 2 月 29 日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程
学生姓名
赵诗雅
课程设计题目
实践教学要求与任务:
专业 班级学号 2FSK 系统仿真
电子信息工程 1303030403
s
1
2
两个载波之一，如图 4.2 所示。这两种方法产生 2FSK 信号的差异在于：由调频
法产生的 2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，（这是一类特殊的 FSK，
称为连续相位 FSK）而键控法产生的 2FSK 信号，是由电子开关在两个独立的频
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率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。
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3.2 Simulink 平台介绍
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 ，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。
2
s2

f
)
2
2FSK 信号的功率谱如图 4.4 所示。
(4.1)
图 4.4 2FSK 信号的功率谱
2FSK 信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两个载波频率 f1和 f2 处，连续谱分布在 f1和 f2 附近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，
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显然 2FSK 信号的带宽为
n
n
(4.1)
其中 g(t) 是脉宽为Ts 的矩形脉冲表示的 NRZ 数字基带信号。式（4.1）中，假设
2
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码元的初始相位分别为n 和n ； 1 2 f1 和 2 2f 2 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 可以看成是两个载波频率分别为 f 和 f 的 2ASK 信号的和。由于“1”、
1
2
“0”统计独立，因此，2FSK 信号功率谱密度等于这两个 2ASK 信号功率谱密度
之和，即
P2FS（K f）
1 4
p (f s1

f
)
1

p(
f

f
)1 s1
+
1 4
p (f s2

f p ) ( f
4.3 2FSK 的调解及系统的抗噪声性能
2FSK 信号的常用的解调方法是采用非相干解调和相干解调。 非相干解调是经过调制后的 2FSK 数字信号通过两个频率不同的带通滤波器 f1， f2 滤出不需要的信号，然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波 器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调 出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如图 4.5 所示。
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目录
2FSK 系统仿真....................................................................................1 1.课程设计目的.................................................................................1 2.课程设计要求.................................................................................1 3.相关知识.........................................................................................1
二进制数字信息及已调载波如图 4.1 所示。
图 4.1 二进制数字信息及已调载波
4.2 2FSK 的产生及其功率谱密度
2FSK 信号的产生方法主要有两种。一种是采用模拟调频电路来实现；另一
种可以采用键控法来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电
f f 路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元 期间输出 或