鎖相技術(shù)課程結(jié)業(yè)論文2ASK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)

1、鎖相技術(shù)鎖相技術(shù) 課程結(jié)業(yè)論文課程結(jié)業(yè)論文 題題 目目 2ask 信號(hào)的解調(diào)電路設(shè)計(jì) 院系名稱(chēng)：院系名稱(chēng)： 信息科學(xué)與工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子信息工程電子信息工程 xxxxxx 班班 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 201116910322201116910322 授課教師：授課教師： 2014 年 6 月 19 日 摘 要 現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)，通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之 一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個(gè)重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的 日趨完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。使得信息的傳輸更為有效和可靠。二 進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控是

2、一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。 本次課程設(shè)計(jì)主要是利用system view仿真軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)2ask解調(diào)器系 統(tǒng)，用示波器觀察解調(diào)前后的信號(hào)波形，并將其記錄下來(lái)，分析該系統(tǒng)的性能。通 過(guò)system view的仿真功能模擬實(shí)際中的2ask解調(diào)。 本課題研究的是基于system view的2ask解調(diào)器設(shè)計(jì)。對(duì)解調(diào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹， 選擇出合適的方法完成設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：system view；解調(diào)；2ask；仿真 目 錄 1 1、引言、引言 1.1 課題目的和意義 1.2 課題研究?jī)?nèi)容 2 2、2ask2ask 解調(diào)的基本原理解調(diào)的基本原理 2.1 2ask 的定義 2.2 2

3、ask 的解調(diào) 3 3、基于、基于 systemsystem viewview 的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 2ask 的調(diào)制解調(diào) 3.2 2ask 解調(diào)的功能模版分析 4 4、測(cè)試過(guò)程及結(jié)果、測(cè)試過(guò)程及結(jié)果 4.1 調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào) 4.2 已調(diào)信號(hào) 4.3 已調(diào)信號(hào)經(jīng)包絡(luò)檢波器各個(gè)元器件后的波形 5 5、結(jié)論、結(jié)論 6 6、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 1、引言引言 1.1 課題目的和意義 課題目的：加深對(duì) 2ask 信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)的理解，了解解調(diào)方法以及每種解調(diào)方 法的模塊建立，熟練使用 systemview 仿真軟件。 課題意義：對(duì) 2ask 信號(hào)調(diào)制解調(diào)有更深的印象，鍛煉動(dòng)手

4、能力等等，為以后 更好的踏入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2 課題研究?jī)?nèi)容 本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容：對(duì) 2ask 信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中包括非相干解調(diào)（包絡(luò) 檢波）和相干解調(diào)，以及包括各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)、參數(shù)選定。 2 2、2ask2ask 解調(diào)的基本原理解調(diào)的基本原理 2.1 2ask 的定義 數(shù)字幅度調(diào)制又稱(chēng)幅度鍵控（ask） ，二進(jìn)制幅度鍵控記作 2ask。2ask 是利用代表 數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波。使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)。有 載波輸出時(shí)表示送“1” ，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0” 。 （2-1）twtste cook cos 2ask信號(hào)可表示為： （2-2） n bn

5、 nttgats 式中為載波角頻率，為單極性nrz矩形脈沖序列 c )(ts （2-3） )1 (0 1 p p an 出現(xiàn)概率為 出現(xiàn)概率為 其中，是持續(xù)時(shí)間為、高度為1的矩形脈沖，常稱(chēng)為門(mén)函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù))(tg b t n a 字。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)域波形如圖2-1所示，可以看出2ask信號(hào)的時(shí)間波形 隨二 進(jìn)制基帶信號(hào) 通斷變化，所以又稱(chēng)為通斷鍵控信號(hào)(ook信號(hào))。 s(t) 101101 t t t tb 載波 信號(hào) 2ask 信號(hào) 圖2-1 2ask信號(hào)時(shí)域波 2.2 2ask 的解調(diào) 2ask信號(hào)的解調(diào)的常用方法主要有兩種：包絡(luò)檢波法和相干檢波法。包絡(luò)檢波法 的原理如圖3-

6、4所示。帶通濾波器恰好使2ask信號(hào)完整的通過(guò)，經(jīng)包絡(luò)檢測(cè)后，輸出其 包絡(luò)。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)（包絡(luò)）通過(guò)。抽樣判決器包 括抽樣、判決及碼元形成器。定時(shí)抽樣脈沖（位同步信號(hào)）是很窄的脈沖，通過(guò)位于 每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。不計(jì)噪聲影響時(shí)，帶通濾波器輸 出為2ask信號(hào)，即,包絡(luò)檢波器輸出為。經(jīng)抽樣、判決后將ttbtety c cos)()()( 0 )(tb 碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。 n a 帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器 輸出 定 時(shí) 脈 沖 圖2-2 包絡(luò)檢波法 相干檢波法原理方框圖如圖3-5所示。相干檢測(cè)就是同步調(diào)解，要求接收

7、機(jī)產(chǎn)生一 個(gè)與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，稱(chēng)其為同步載波或相干載波。利用此載波與 收到的已調(diào)信號(hào)相乘，輸出為 （2-4） )2cos1 ( 2 1 )( 2 1 )2cos1)( 2 1 cos)(cos)()( 2 twtb twtb twtbtwtytz c c cc 經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng)高頻分量后，即可輸出信號(hào)。低通濾波器的截止頻)(tb 率與基帶數(shù)字信號(hào)的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器 輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。 帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器 輸出 定 時(shí) 脈 沖 cos(t) 圖2-3 相干檢波法 3 3、 基于基于

8、systemsystem viewview 的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前面第二章節(jié)簡(jiǎn)單的介紹了 2ask 的解調(diào)工作原理，下面將用 system view 實(shí)現(xiàn) 2ask 的解調(diào)系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真。 3.1 2ask 的調(diào)制解調(diào) 因?yàn)樾盘?hào)的解調(diào)也有兩種方法，所以可以有兩種2ask調(diào)制解調(diào)器。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的 處理，可以得到2ask調(diào)制解調(diào)器的總體電路圖。 （1）包絡(luò)檢波解調(diào)法 調(diào)制部分：采用乘法模擬法調(diào)制，包含的元件序號(hào)是：0、1、2、3、4； 解調(diào)部分：采用包絡(luò)檢波解調(diào)法（也即非相干解調(diào)法）解調(diào)，包含的元件序號(hào)是： 5、6、7、8； 如圖3-1所示； 圖3-1 包絡(luò)檢波解調(diào) 模塊說(shuō)明：

9、3為正弦載波，0為隨機(jī)nrz信號(hào)（也即是二進(jìn)制基帶信號(hào)），5和7是濾 波器，2是乘法器，6是半波整流器，8是判決器。 （2）相干解調(diào)法 調(diào)制部分：采用乘法模擬法調(diào)制，包含的元件序號(hào)是：0、1、2、3、4； 解調(diào)部分：采用相干解調(diào)法解調(diào)，包含的元件序號(hào)是：5、7、8、16、17； 如圖3-2所示； 圖3-2 相干檢波解調(diào) 模塊說(shuō)明：3和17是正弦載波，0是隨機(jī)nrz信號(hào)（也即是二進(jìn)制基帶信號(hào)），5和7 是濾波器，2和16是乘法器，8是判決器。 經(jīng)濾波濾除第二項(xiàng)高頻分量后，即可輸出s(t)信號(hào)。低通濾波器的截止頻率與基 帶數(shù)字信號(hào)的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器輸出波 形

10、有失真，經(jīng)抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。 雖然2ask信號(hào)中確實(shí)存在著載波分量，原則上可以通過(guò)窄帶濾波器或鎖相環(huán)來(lái)提 取同步載波，但這會(huì)給接收設(shè)備增加復(fù)雜性。因此，實(shí)際中很少采用相干解調(diào)法來(lái)解 調(diào)2ask信號(hào)。 所以，本次設(shè)計(jì)我所采用的是包絡(luò)解調(diào)的方法。 3.2 2ask調(diào)制解調(diào)的功能模版分析 1) 非相干解調(diào)模塊 token 0是產(chǎn)生二進(jìn)制的隨機(jī)基帶信號(hào)，選用的是source library里的pn seg，其參數(shù)為：amp=0.5v，offset=0.5v，rate=10hz，levels=2，phase=0 deg。如 圖3-3： 圖3-3 token 0參數(shù)設(shè)置 token 2是乘

11、法器，將載波和基帶信號(hào)相乘，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。選用的是 multiplier，默認(rèn)沒(méi)有參數(shù)可以設(shè)置。 token 1、4 是時(shí)間延時(shí)器，是將信號(hào)延遲一段時(shí)間再傳送出去。選用的是 選用的是operator library里的delays里的delay。其參數(shù)如圖3-4所示： 圖3-4 token 1、4 參數(shù)設(shè)置 token 3 是正弦載波產(chǎn)生器，選用的是source library里的sinusoid，其參 數(shù)為：amp=1v，freq=50 hz，phase=0 deg，output 0=sine t14。如圖3-5所示： 圖3-5 token 3 參數(shù)設(shè)置 token 5 是帶通濾波器，濾除有

12、效信號(hào)以外的噪聲，選用的是operator library 里的liner sys filters。它的詳細(xì)的參數(shù)設(shè)置如圖3-6所示： 圖3-6 token 5 參數(shù)設(shè)置 token 6 是半波整流器，作用是將2ask信號(hào)的下半部分載波翻轉(zhuǎn)到正半軸， 選用的是function library里的half rctfy，參數(shù)為zero point =0v，max rate=500hz。它的詳細(xì)的參數(shù)設(shè)置如圖3-7所示： 圖3-7 token 6 參數(shù)設(shè)置 token 7 是低通濾波器，濾除有效信號(hào)以外的噪聲，選用的是operator library里的liner sys filters。它的詳細(xì)的

13、參數(shù)設(shè)置如圖3-8所示： 圖3-8 token 7 參數(shù)設(shè)置 token 8 是緩沖器，起到的作用是抽樣判決器。選用的是logic library子目 錄gates/buffer里的buffer。如圖3-9所示： 圖3-9 token 8 參數(shù)設(shè)置 2) 相干解調(diào)模塊 token 0是產(chǎn)生二進(jìn)制的隨機(jī)基帶信號(hào)，選用的是source library里的pn seg，其 參數(shù)為：amp=0.5v，offset=0.5v，rate=10hz，levels=2，phase=0 deg。如圖3-3： token 2 和token 16是乘法器，將載波和基帶信號(hào)相乘，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。選用的 是multipl

14、ier，默認(rèn)沒(méi)有參數(shù)可以設(shè)置。 token 3 和token 17是正弦載波產(chǎn)生器，選用的是source library里的 sinusoid，其參數(shù)為：amp=1v，freq=50hz，phase=0 deg，output 0=sine t21。 token 5和token 7是濾波器，濾除有效信號(hào)以外的噪聲，選用的是operator library里的liner sys filters。它們的參數(shù)設(shè)置同圖3-6和圖3-8。 token 8是緩沖器，起到的作用是抽樣判決器。選用的是logic library的子目錄 gates/buffer里的buffer。 4 4、測(cè)試過(guò)程及結(jié)果測(cè)試過(guò)程及

15、結(jié)果 4.1 調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào) 圖 4-1 模擬法調(diào)制信號(hào) 圖 4-2 載波信號(hào) 4.2 已調(diào)信號(hào) 圖4-3 模擬法已調(diào)制信號(hào) 4.3 已調(diào)信號(hào)經(jīng)包絡(luò)檢波器各個(gè)元器件后的波形 用包絡(luò)檢波解調(diào)中經(jīng)帶通濾波器后信號(hào)波形，如圖 4-4 所示： 圖4-4 經(jīng)帶通濾波器后的的信號(hào)波形 在包絡(luò)檢波解調(diào)中經(jīng)半波整流器后信號(hào)波形，如圖 4-5 所示： 圖4-5 經(jīng)半波整流器后的信號(hào)波形 在包絡(luò)檢波解調(diào)中經(jīng)包絡(luò)檢波器后輸出波形，如圖 4-6 所示： 圖4-6 經(jīng)包絡(luò)檢波器后的輸出波形 在包絡(luò)檢波解調(diào)中經(jīng)抽樣判決器后輸出波形，如圖 4-7 所示： 圖4-7 經(jīng)抽樣判決器后的輸出波形 綜合上述，包絡(luò)檢波解調(diào)法對(duì)

16、2ask 調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)進(jìn)行比較,如圖 4-8 所示： 其中 a 為調(diào)制信號(hào)，b 為解調(diào)信號(hào) (a)調(diào)制信號(hào) (b)解調(diào)信號(hào) 圖4-8 2ask調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)波形比較 二進(jìn)制的基帶信號(hào)和正弦載波經(jīng)過(guò)乘法模擬器得到調(diào)制信號(hào)，即為 2ask 信號(hào)。 已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)信道時(shí)，受到不同噪聲的干擾，導(dǎo)致在解調(diào)接收端出現(xiàn)的已調(diào)信號(hào)中混 入了噪聲，該已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)半波整流器和抽樣判決器后會(huì)輸出二進(jìn)制基帶信號(hào)。 最后的接收端的解調(diào)輸出波形和原始 nrz 信號(hào)相比，雖然有著部分的不吻合， 但其參量是相同的。表明該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) 2ask 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)解調(diào)功能，符合設(shè)計(jì)要 求。 5 5、結(jié)、結(jié)論論 本次課程設(shè)計(jì)主

17、要有以下幾個(gè)方面收獲，以下全部都是在本次課程設(shè)計(jì)中的解決 的問(wèn)題和學(xué)到的東西： system view 軟件的再次學(xué)習(xí)。system view 在仿真軟件中也是具有分出重要的地 位的，作為我們通信工程的專(zhuān)業(yè)的人來(lái)說(shuō)，熟悉使用一款以上的電路仿真軟件是必須 的。電路仿真時(shí)我們通信系統(tǒng)在檢測(cè)我們的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的工具，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)的電 路能夠在電路上實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們的設(shè)計(jì)的電路才有可能能夠在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)，也許實(shí)際更 難實(shí)現(xiàn)，有很多的環(huán)境等因素我們?cè)诜抡鏁r(shí)很難考慮到。所以這次對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一個(gè) 非常好的機(jī)會(huì)來(lái)學(xué)習(xí)這款軟件，通過(guò)自己把這些電路圖實(shí)現(xiàn)，能夠基本掌握了其中一 些常用的軟件的相關(guān)知識(shí)。對(duì)于以后進(jìn)一步去掌握這款軟件打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 提高了動(dòng)手能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，我通過(guò)由不熟悉這款軟件，到自學(xué)其中的 知識(shí)，并且在網(wǎng)絡(luò)上查找窗口中的界面的介紹，自學(xué)這款軟件，并獨(dú)立完成全部的仿 真的內(nèi)容，仿真的結(jié)果與預(yù)想中的差不太大，符合我們所學(xué)的內(nèi)容。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，更使我明白了學(xué)習(xí)和實(shí)踐之間