《信号分析处理课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号分析处理课程设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书目录摘要 1Abstract 21 2FSK调制与解调原理 31.1 数字通信系统的基本模型 31.2 2FSK调制原理 31.3 2FSK解调原理 51.3.1 相干解调 51.3.2 非相干解调 62 2FSK调制解调系统方案 72.1 调制模块设计 72.2 解调模块设计 73 2FSK调制解调系统设计 83.1 各单元模块功能介绍及电路设计 83.2 元器件属性介绍 93.3 系统整体电路图 134 2FSK调制解调系统仿真和调试 144.1 仿真工具介绍 144.1.1 MATLAB 144.1.2 Simulink 144.2 系统仿真实现 1
2、54.2.1 2FSK调制仿真波形 154.2.2 2FSK解调仿真波形 164.3 2FSK结果分析 165心得体会 18参考文献 19武汉理工大学信号分析处理课程设计说明书摘要FSK主要应用于低中速数据传输，以及衰落信道和频带较宽的信道中。移频键控（FSK）是数据通信中最常用的一种调制方式。方法简单易于实现，并且解调不需要恢复本地载波，可 以异步传输，抗噪声和抗衰落性能较强。缺点是占用频带较宽，频带利用不够经济。MATLAB 的通信工具箱可以用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。利用MATLAEBS立了FSK仿真模型，在研究FSK调制解调原理的基础上设计了调制解调电路。关键词：调制
3、解调；FSK ; MATLAB ;仿真#AbstractFSK is mainly used in low and medium-speed data transmission, as well as wide-band fading channel and a channel.Frequency shift keying (FSK) is a data communication is the most commonly used modulation. Method is simple and easy to implement, and do not need to restore th
4、e local carrier demodulation can be asynchronous transmission, anti-noise and anti-fading performance is strong. Disadvantage is occupied band wide band underutilized economy. Communication toolbox in MATLAB can be used for communications research, development, system design and simulation. FSK esta
5、blished using MATLAB simulation model, FSK modulation and demodulation principle in the study based on the design of modulation and demodulation circuit.Keywords: modulation and demodulation； FSK; MATLAB; simulation1 2FSK调制与解调原理1.1 数字通信系统的基本模型从消息传输角度看，该系统包括了两个重要交换，即消息与数字基带信号之间的交换，数字 基带信号与信道信号之间的交换.通
6、常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制 和解调完成。图i.i数字通信系统模型1.2 2FSK调制原理二进制频移键控信号码元的“ 1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波形来传送，而其 振幅和初始相位不变。故其表达式为：Acos,t+平)，发送 “1” 时s(t) Acos( - 2t J,发送“0”时典型波形如图1.2所示，由图可见，2FSK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的 2ASK信号的叠加。2FSK信号的产生方法有两种：模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图 1-3(a)所示。键控法，用数字基带信号g
7、(t)及其反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1-3 (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。邓姗姗醐郦帆i-AAAAAAA-N蜘八期WWVVM -图1.2二进制移频键控信号的时间波形前)哪器-k方密信号图1.3 (a)调频法2FSK信号产生原理图图1.3 (b) 键控法2FSK信号产生原理图2FSK信号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
8、率交替发送的两个2ASK信号之和，即* 2FSK(t) =g(t)cos(s1t +&) + g(t)COS(02t+%)QOQO =v ang(t-nTs)cos( it )ang(t - nTs) cos(以 力) n -： ：n 二二二其中g是脉宽为Ts的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。1.3 2FSK解调原理2FSK信号的解调也分为2FSK信号的接收也分为相干解调和非相干解调接收两类。1.3.1 相干解调相干解调根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，则先用两个分别对f1、f2带通的滤 波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波 f1、f2相乘进行相干解 调，再分
9、别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。原理图如图 1.4所示：F1图1.4相干解调原理框图图1.3.2 非相干解调非相干解调接收经过调制后的 2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器 fl、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1.5所示：Cos2 fitCos2 f2t图1.5非相干解调原理框图2 2FSK调制解调系统方案2.1 调制模块设计方案一：使用键控法产生2FSK信号，即由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成， 所以本系统采用键控法。根
10、据二进制频移键控调制的原理，了解 MATLAB软件中的仿真工具Smulink中各个模块 的功能后，根据调制的原理框图，使用pulse generator产生信号，用幅度为1，频率为100rad/s 载波表示“1”，用幅度为1 ,频率为20rad/s载波表示“0”。采用键控法，在Smulink文件中 调用相关模块，连线后对信号进行调制产生 2FSK信号。方案二：使用键控法产生2FSK信号，即由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成， 这样的相邻码元之间相位不一定连续，故采用调频法，用数字基带信号作为调制信号进行调 频。本次课设选择两种不同2FSK调制方案进行比较。2.2 解调模块设计相干解调在大
11、多数情况下解调结果要好，本系统采用相干解调。利用FSK相干解调方法对调制的FSK信号进行解调。根据相干解调的原理框图，经调制 后的2FSK信号经信道中加高斯白噪声后信号进行相干解调。在 Smulink中调用相应的模块， 连接各个模块，设置各个模块的参数，并用 scope显示仿真波形。3 2FSK调制解调系统设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计仿真过程中用Pulse Generator产生二进制01信号，调用俩个Sine Wave模块产生频率分 别为100和20的两个载波正弦信号，将此三个信号输入到Switch模块中，从而通过键控输出调制后的FSK波形。输出的波形经两路经过带通滤波器，再分别
12、与先前定义的俩个不同频 率的正弦载波信号相乘，经过低通滤波器后抽样判决完成对 FSK信号的解调。图3.1和图3.2 即为调制与解调电路。图3.1 (a)方案一调制模块5cope2图3.1 (b)方案二调制模块图3.2解制模块3.3所示:3.2 元器件属性介绍1、正弦波发生器，用于产生正弦波信号，正弦载波信号参数设置如图图3.3高频载波和低频载波参数设置2、脉冲信号发生器，用于产生固定间隔的脉冲模拟二进制信号，具体参数设置如图3,4所示:图3.4脉冲信号发生器模块参数设置3、选择开关，在两个输入此模块的载波信号之间切换。当输入方波信号的幅值大于1时，切换到高频率的载波信号上，小于1时，切换到低频
13、率的载波信号上，从而完成 2FSK调制。具体参数设置如图3,5所示： -jrirtiwi Mode PwrarneH %岫图3.5键控开关参数设置4、滤波器，可以设置为低通、高通、带通、带阻滤波器，提取出某频率范围内信号，具体设置参数如图3.6所示:图3.6 (1)带通滤波器参数的设置图3.6 （ 2）低通滤波器参数的设置5、比较运算器，可设置为 二（小于等于）、=（大于等于）、 （小于）、 （大于）等运算关系。用于抽样判决，解调出FSK信号。属性设置如图3.7所示。 Function Block Parameters- Relational OperatorRelational Operat
14、orApplies the selected relational operator to the inputs and outputs the result. The top (or left) input corresponds the first opermdLMain Signal AttributesRelational operator: =上 Enable zeroctossing det set ionSample tune (-1 f or inherited):-jOK匚me 虱Help A;iply图3.7比较运算模块参数的设置6、示波器模块，用来显示仿真过程中信号的波形，可通过修改属性中Number of axes的值设置输入信号的个数。设置显示如图 3.8所示。Q Scope图3.8示波器参数设置及波形显示3.3系统整体电路图WivtFul先SwitchInf廿工AWOhlVarFllhr 口电而gAnjlQfiFiller DesagnlPiDduetProdudlAnjl 丽birtterFilter l4ianRo-lJhdinjDptrarlcii昌邕q|莉超囤|修，图3.9系统整体电路图4 2FS
