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1、华东交通大学课设论文目录一、 题目1二、 实验目的1三、 设计和制作任务1四、 设计思路及工作原理2五 各单元设计7六 总体框图 七 程序八 课程设计总结与体会10九参考资料十HDB3十一附件111数字通信综合实验测试系统一. 题目：组成一个包括数字基带传输系统，ASK系统，FSK系统，PSK系统和DPSK系统的数字通信综合实验测试系统。二.实验目的(1) 通过课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。(2) 掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。(3) 掌握通信系统安装的基本知识和技能，培养对通信系统的整机调试和检测的能力。 (4) 了解通信工程专业
2、的发展现状及发展方向。三.课程要求：组成一个包括数字基带传输系统，ASK系统，FSK系统，PSK系统和DPSK系统的数字通信综合实验测试系统。要求画出整个实验系统框图、各点波形，并说明工作原理。1、 系统组成应包括调制解调系统（除基带系统外）2、 具有同步系统，包括载波同步、位同步3、 能观察各分系统的各级波形（利用示波器），在图中表示出各点波形4、 能测试其各分系统的频谱特性，在图中表示出各点频谱四. 设计思路及工作原理：1.通信的概念通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)
3、。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。 通信系统一般模型如下所示：图1：通信系统一般模型相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如下图3-2所示：图2：通信系统一般模型 同时数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如图3-3所示的数字通信系统：图3：数字通信系统2数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如06
4、M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。3.通信的目的通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。4通
5、信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。五 各单元设计1数字基带传输系统在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信
6、号。 图4数字调制系统的基本结构数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的数字调制方式有：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)、正交振幅键控(QAM)、多相相移键控信号(QPSK)、最小移频键控(MSK)。本次课设内容主要以二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)、二进制相对相移键控（2DPSK）、最小移频键控(MSK)为主。2. 二进制振幅键控2.1 ASK调制解
7、调框图图 5 ASK调制解调框图2.2 2ASK调制。(1) 调制原理（模拟相乘法）：振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为： 其中： Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲: 则二进制振幅键控信号可
8、表示为： （2）根据模拟相乘法调制原理框图如下： 6振幅调制模拟相乘法调制原理图（3） 二进制振幅键控调制波形如下：根据载波信号幅度的取值的对调制信号进行调制。波形如下：4-2二进制振幅键控调制波形2.3 2ASK的解调：2ASK有两种基本解调方法：相干解调法（同步检测法）和非相干解调法（包络检波法）。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。相乘后的信号只要滤除高频部分就可以了。为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。本次设计采用相干解调法。两种解调原理图如图2-5和图2-6
9、所示。图 2-5 相干解调法（同步检测法）图 2-6 非相干解调法（包络检波法）2.4 频谱图见课本P179图7-62.5仿真结果及分析通过编写M文件程序（见附录），产生随机信号，按图2-1顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。运行程序，实现2ASK的调制与解调过程。本次设计采用模拟调制法（相乘器法）和相干解调法。仿真后调制过程及解调过程的图形分别如图2-7和图2-8所示图 2-7 2ASK调制过程仿真图图 2-8 2ASK解调过程仿真图由图可以看出，产生的数字随机信号为“0100100001”，经载波调制后信号为“1”的时间内有正弦波形，信号为“0”的时间内无波形。经过加随机噪声
10、，相干解调后，恢复出原始信号，与基带信号一致，因此达到本次设计目的。3 FSK3.1 2FSK调制解调框图图 2-9 2FSK调制解调框图3.2 FSK调制原理一个FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。其解调和解调方法和FSK差不多。2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。频移键控是利用载波的频率来传递数字信号，在2FSK中，载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK中，载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为：典型波形如图 2-10所示。图 2-10 2FSK
11、典型波形图2FSK的调制方式有两种，即模拟调频法和键控法。本次设计采用键控法。键控法中可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一频率f2，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源f1、f2进行选择通。键控法原理图如图2-11示图 2-11 2FSK键控法原理图3.3 FSK解调原理 2FSK的解调方式有两种：相干解调方式和非相干解调方式。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
12、是调制前的输入信号。其原理图如图2-12所示。2FSK非相干解调原理图相干解调是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，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可图 2-13 2FSK相干解调原理图3.4 频谱图见课本P182 图7-113.5 仿真结果及分析通过编写M文件程序（见附录），产生随机信号，按流程图2.2.1顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。运行程序，实现2FSK的调制与解调过程。本次设计中采用键控法调制法和相干解调法。仿真后调制过程及解调过
13、程的图形分别如图2-14、图2-15和图2-16所示。由图可以看出，产生的随机信号为“1011001001”，经过反相产生反码，并分别与两个载波相乘，经过加入随机噪声后波形如图2-15所示。在解调时，分别与对应的载波相乘。解调出基带信号，可以看出实现了本次设计目的。 2FSK键控法调制过程仿真图 2FSK键控法调制过程仿真图图 2-16 2FSK相干解调过程仿真图4 二进制相移键控4.1 2PSK调制解调框图图 2-17 2PSK调制解调框图4.2 PSK调制原理在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。2PSK信号调制有两种方法，即模拟调制法和键控法。通常用已调信号载波的 0和 180分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0，模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制。2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180。键控法，是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式。通常用0和180来分别代表0和1。其时域表达式为：其中，2PSK的调制中an必须为双极性码。本次设计中采用模拟调制法。两种方法原理图分别如图2-18和图2-19所示。 图 2-18 模拟调制法原理图图 2-19 键控法原理图4.3 PS
