信号的调制与解调(完整版)

信号与系统

课

程

设

计

设计题目：信号的调制与解调

院系：机械电子工程系

专业班级：09应用电子技术

学生姓名：谢焱松吴杰谭雨恒刘庆

学号：09353017 09353018 09353019 09353020

专业班级：文如泉

起止时间：2010.12.13-2010.12.25

设计任务：

信号的调制与解调

•目的：理解Fourier变换在通信系统中的应用：掌握调制与解调的基本原理。

•要求：实现信号的调制与解调。

•内容：调制信号为一取样信号（自己选，一般取常见的信号），利用MATLAB分析幅度调制（AM）产生的信号频谱，比较信号调制前后的频谱并解调已调信号。设载波信号的频率为100HZ。

•方法：应用MATLAB平台。

•参考资料：MATLAB相关书籍。

教师点评：

一、课程设计目的

利用MATLAB 集成环境下的Simulink 仿真平台，设计一个2ASK/2DPSK 调制与解调系统。用示波器观察调制前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

二、课程设计要求

（1）熟悉MATLAB 环境下的Simulink 仿真平台，熟悉2ASK/2DPSK 系统的调制解调原理，构建调制解调电路图。

（2）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。

（3）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率，并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。

（4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。

三、基本原理

1 ASK 调制与解调

ASK 即幅移键控（振幅键控），是一种相对简单的调制方式。

对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2ASK 是利用基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出，有载波输出时表示发送“1”，反之表示发送“0”。

根据线性调制的原理，一个2ASK 信号可表示为：t w t s t e c cos )()(0=。式中，w c 为载波角频率，s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列∑-=n

b n nT t g a t s )()(。其中，g(t)是持续时

间为T b 、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；a n 为二进制数字 调制：幅移键控相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码

而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控它实际是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。原理如图1所示。

载波信号一般用正弦信号，调制信号是把数字序列转换成矩形脉冲序列，通断键控将矩形脉冲序列与载波相乘，把频谱搬移到载波频率附近，实现2ASK 。波形如图2示。

解调：2ASK 信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。本课程设计采用相干解调法。

相干检测法是利用此载波与收到的已调信号相乘，经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号，低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由于

噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲，原理如图3所示。

2 DPSK 调制与解调

二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记为2DPSK 。它是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息，所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。

调制：2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移△φ表示（△φ定义为本码元初相与前一码元初

图1 ASK 调制原理 cos w c t

S 2ASK (t)

b(t) 图2 输出后2ASK 的波形

图3 ASK 信号的相干解调

解调器 2ASK 信号

e 0(t) s (t

z (t y(t) cos w c

LP BP 抽 样

判决器 定时脉冲

相只差），并设：

△φ=π→数字信息1；△φ=0→数字信息0

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如如下：

数字信息：0 0 1 1 1 0 0 1 0 1

2DPSK信号相位：0 0 0 π0 πππ0 0 π

或πππ0 π0 0 0 ππ0

画出的2PSK及DPSK信号的波形如图4示。

图4 2PSK 及2DPSK信号的波形

2DPSK的产生基本类似于2PSK，只是调制信号需要经过码型变换，将绝对码变为相对码，其原理图如图5所示。

图5 2DPSK信号的调制原理图

可见，2DPSK信号的功率谱密度和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。

解调：2DPSK信号可以采用相干解调法和差分相干解调法。文中采用相干解调法，其解调原理是：先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息，如图6所示，（a）和（b）分别表示解调器原理图和解调过程各点时间波形。

图6(b) 2DPSK的相干解调波形

3 2ASK/2DPSK调制与解调

2ASK/2DPSK调制与解调：即将2DPSK的调制与解调系统嵌入到2ASK调制于解调系统中。整个过程为：ASK调制——DPSK调制——DPSK解调——ASK解调

四、系统设计

1 ASK调制与解调

构建ASK调制与解调电路，如图7所示，并用示波器观察调制与解调前后的信号

图 7 ASK 调制与解调电路图

波形，如图8所示。

将基带信号与载波信号相乘，经过带同滤波器，就完成了调制过程；经过信道传输