systemview關(guān)于解調(diào)與調(diào)制的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、緒論數(shù)字通信系統(tǒng)，按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳 輸。數(shù)字基帶信號(hào)的功率一般處于從零開始到某一頻率(如 06m)低頻段，因而在很多實(shí)際的通信(如無線信道)中 就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將 數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳 輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、 載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號(hào)對載波波形的某參量進(jìn)行控制, 使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占 據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。和模擬調(diào)制不同的是，由于數(shù)字基帶信號(hào)具有離散取值的 特點(diǎn)，所以調(diào)制后的載波參量只有

2、有限的幾個(gè)數(shù)值，因而數(shù) 字調(diào)制在實(shí)現(xiàn)的過程中常采用鍵控的方法，就像用數(shù)字信息 去控制開關(guān)一樣，從幾個(gè)不同參量的獨(dú)立振蕩源中選參量， 由此產(chǎn)生的三種基本調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控(ask,amplitude-shift keying )>移頻鍵控(fsk,frequency-shift keying)和移相鍵(psk,phase-shift keying )或差分移相鍵(dpsk,differentphase-shift keying)o 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示:圖1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖在數(shù)字調(diào)制屮，數(shù)字基帶信號(hào)可以是二進(jìn)制的，也可以 是多進(jìn)制的，對應(yīng)的就有二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和多進(jìn)

3、制數(shù)字調(diào)制 兩種不同的數(shù)字調(diào)制，最簡單的情況即是以二進(jìn)制數(shù)字基帶 信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，本次課程設(shè)計(jì)主要針 對就是最常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式即二進(jìn)制振幅鍵控、移 頻鍵控和移相鍵控三進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析，通過學(xué)習(xí) systemview仿真軟件，對對三種系統(tǒng)進(jìn)行仿真，熟悉2ask 2fsk、2psk和2dpsk的原理、已調(diào)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)和各系 統(tǒng)的抗噪聲性能。第一章、systemview軟件簡介1. 1 systemview 軟件特點(diǎn)systemview是el anix公司推出的一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)系 統(tǒng)設(shè)計(jì)、模擬和分析的可視化軟件。他可以提供大量的信號(hào) 源供系統(tǒng)分析使用；其豐富的算子圖符和函數(shù)

4、庫便于設(shè)計(jì)和 分析各種系統(tǒng)；其多種信號(hào)接受器為時(shí)域和頻域的數(shù)值分析 提供便捷的途徑；其無限制的分層結(jié)構(gòu)使建立大而復(fù)雜的系 統(tǒng)變得容易；另外他還提供對于外部數(shù)據(jù)文件的接口，使信 號(hào)分析更加靈活方便。systemview操作簡單，使用方便，只要用鼠標(biāo)從 systemview庫中選擇圖符并將他們拖拽到設(shè)計(jì)窗口中連接 起來創(chuàng)造線性和非線性，離散和連續(xù)，模擬、數(shù)字和混合模 式的系統(tǒng)，systemview的所有圖符都有相似的參數(shù)定義窗 口，我們所要做的只是修改各個(gè)圖符的參數(shù)，無需編程即可 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和模擬。systemview的界面直觀，設(shè)計(jì)窗口中各功能模塊都用形 象直觀的圖符表示，分析窗口中分析結(jié)果

5、以各種圖形直觀顯 示，使我們對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能和分析結(jié)果一目了然。他的 另一個(gè)重要特點(diǎn)是可擴(kuò)展性，systemview允許用戶插入使 用c+編寫的用戶代碼庫，插入的用戶庫自動(dòng)集成到 systemview屮，能夠像內(nèi)建庫一樣使用。systemview提供了智能化的輔助設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真 時(shí)，systemview能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤 信息或尚懸空的待連接端信息。通知用戶連接出錯(cuò)并通過顯 示指出出錯(cuò)的圖符。并在編譯時(shí)，給出系統(tǒng)運(yùn)行的大約時(shí)間, 方便了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)試。其帶有的api功能可以利用vc環(huán) 境，將系統(tǒng)編譯成可脫離systemview獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文 件，大大提高了運(yùn)行速

6、度和仿真效率。1. 2使用systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟使用systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真，一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟:(1) 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)系統(tǒng)的基本工作原理，確定總 的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分的關(guān)系, 畫出系統(tǒng)框圖。(2) 從各種功能庫中選取、拖動(dòng)可視化圖符，組建系統(tǒng)在信 號(hào)源圖符庫、算子圖符庫、函數(shù)圖符庫、信號(hào)接受器圖符 庫屮選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設(shè)計(jì)窗口， 按設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)。(3) 設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置包括運(yùn)行系統(tǒng) 參數(shù)設(shè)置（系統(tǒng)模擬時(shí)間，采樣速率等）和功能模塊運(yùn)行參 數(shù)（正弦信號(hào)源的頻率、幅度、初相，低通濾波器的截

7、止 頻率、通帶增益、阻帶衰減等）。（4）設(shè)置觀察窗口，分析模擬數(shù)據(jù)和波形在系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)處 設(shè)置觀察窗口，用于檢查、監(jiān)測模擬系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以 便及時(shí)調(diào)整參數(shù)，分析結(jié)果。1. 3 system view 的工具欄設(shè)計(jì)窗口中工具欄，如下圖1-1所示，由十六個(gè)常用快捷 功能按鈕組成動(dòng)作條，如圖所示。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)圖標(biāo)時(shí), 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示該按鈕的作用。圖it工具欄從左到右依次為切換按鈕、打開文件按鈕、保存按鈕、 打印按鈕、清除按鈕、刪除按鈕、斷開連接按鈕、連接按鈕、 復(fù)制按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕、便箋按鈕、創(chuàng)建嵌套系統(tǒng)按鈕、觀察 嵌套系統(tǒng)按鈕、根軌跡按鈕、波特圖按鈕、重繪按鈕、取消 操作按鈕、開始仿真按鈕、系

8、統(tǒng)定時(shí)按鈕、分析窗口按鈕。14 system view的圖標(biāo)庫圖標(biāo)是system view仿真運(yùn)算，處理的基本單元，共分為三大類;第一類包括信號(hào)源庫，它只有輸出端沒有輸入端;第二 個(gè)類包括觀察窗庫，它只有輸入端沒有輸出端；第三類包括 其他所有圖表庫，這類圖標(biāo)都有一定個(gè)數(shù)的輸入端和輸出端. 在設(shè)計(jì)窗口的左邊有一個(gè)圖標(biāo)庫區(qū)，一組是基本庫(main libraries),共8個(gè)。另一組是可選擇的專業(yè)庫(optional libraries)，如通信庫、數(shù)字信號(hào)處理庫、邏輯庫、射頻/ 模擬庫等，支持用戶自己用c/c+語言編寫源代碼定義圖標(biāo) 以完成所需自定義功能的用戶自定義庫(custom),及可調(diào) 用

9、、訪問matlab的函數(shù)的m-link庫，以及cdma、dvb自 適應(yīng)濾波器庫等。信源庫加法器邏輯庫算子庫函數(shù)庫乘法器新宿庫圖1-2基本庫圖標(biāo)在上述八個(gè)圖符中，除雙擊加法器和乘法器圖符按鈕可 直接使用外，雙擊其他按鈕會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的對話框，應(yīng)進(jìn)一步 設(shè)置圖符塊的操作參數(shù)。單擊圖符庫選擇區(qū)最上面的主庫開 關(guān)按鈕“main”，將出現(xiàn)選擇開關(guān)按鈕“option”下的庫 (user)、通信庫(comm)、dsp庫、邏輯庫(logic)、射頻/ 模擬庫(rf/analog)和數(shù)學(xué)庫(matalab)選擇按鈕，可分別 雙擊他們選擇調(diào)用。在設(shè)計(jì)窗口中間的大片區(qū)域就是工作區(qū) 域，用戶可以在這里放置、定義和連接各種

10、圖符，建立新的 系統(tǒng)。第二章二進(jìn)制振幅鍵控(2ask)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2. 1二進(jìn)制振幅鍵控(2ask)的調(diào)制21. 1 2ask的調(diào)制原理振幅鍵控(amplitude shift keying, ask)是利用載波的 幅度變化來傳遞數(shù)字信號(hào)，而其頻率和初始相位保持不變。 在2ask屮，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應(yīng)二進(jìn)制 信息“0”或“1”。2ask信號(hào)的一般表達(dá)式為其中s (t) = sang(t-nts)式屮：ts為碼元持續(xù)時(shí)間；g(t)為持續(xù)時(shí)間為ts的基帶脈 沖波形，為簡便起見，通常假設(shè)g(t)是高度為1、寬度等于 ts的矩形脈沖；an是第n個(gè)符號(hào)的電平取值。2ask信號(hào)的產(chǎn)生方法通

11、常有兩種：數(shù)字鍵控法和模擬相 乘法，相應(yīng)的調(diào)制器如圖1-1所示。圖(a)就是一般的模擬 幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；圖(b)是一種數(shù)字鍵控 法，其中的開關(guān)電路受s (t)控制。 乘法器二進(jìn)制不歸零信號(hào)圖(a)模擬幅度調(diào)制法圖(b)數(shù)字鍵控法圖2-1 2ask調(diào)制器原理框圖2.1.22ask的模擬調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬相乘法原理圖，利用system vi ew軟件進(jìn)彳亍 仿真設(shè)計(jì)，得到圖22。圖2-22ask調(diào)制仿真設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置:token 0:基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置為rate=10hz, amplitude （幅度）二0 5v, offset （偏移）二 0. 5v；token 2

12、:乘法器token 17:載波一正弦波發(fā)生器（頻率=20hz）token 1、5:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 彳亍吋間設(shè)置為：start time: 0秒；stop time: 1秒；采樣 頻率：sample rate： 20000hz如圖2-3所示：圖2-3運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行完后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖2-4、2-52.1.3 2ask的鍵控法的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬相乘法原理圖，利用systemview軟件進(jìn)行 仿真設(shè)計(jì)，得到圖22。圖2-6 2ask鍵控法運(yùn)行完后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖2-7、2-8圖2-7原始波形空二進(jìn)制振幅鍵控(2ask

13、)的解調(diào)2212ask的解調(diào)原理2ask信號(hào)由兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)(包絡(luò)檢 波法)和相干解調(diào)，相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成方框圖如圖2-9所示, 上圖為非相干解調(diào)方式，下圖是相干解調(diào)方式。圖2-9 2ask解調(diào)器原理框圖2. 222ask的相干解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)相干解調(diào)法原理圖，利用system vi ew軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，相干解調(diào)系統(tǒng)圖如圖2-10o圖 2-10參數(shù)設(shè)置：token 0：基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置為rate=10hz, amplitude （幅度）二 0. 5v, offset （偏移）二 0. 5v；token 2> 12:乘法器token 17、18:載波-正弦

14、波發(fā)生器（頻率=10hz）token 13:模擬低通濾波器（截止頻率二15hz）token 14：比較器token 19：階躍函數(shù)token 1、5、8、9、15、16:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 行時(shí)間設(shè)置為：starttime: 0秒;stoptime: 1秒；采樣頻率: sample rate： 20000hzo 如圖2t1 所示:圖2-11運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖2-12. 2-13、2-14、2-15、2-16、2-17所示。圖2-12原始信號(hào)02-14高斯白噪聲審3：號(hào) m)be)圖2-15加入高斯白噪聲的調(diào)制信號(hào)s：

15、解田益號(hào)容過低逼逐詼的渡寵(tib)円冋e3圖2-16解調(diào)信號(hào)經(jīng)過濾波后的波形圖圖2-17最終輸出的解調(diào)出來的波形由我得到的圖形可知，調(diào)制信號(hào)與相乘器相乘后會(huì)產(chǎn)生 新的頻率分量。在經(jīng)低通濾波器濾除高頻成分，得到包含基 帶信號(hào)的低頻信號(hào)，再通過抽樣判決，從而得到解調(diào)信號(hào)。 市于經(jīng)過一系列的電路等原因，得到的解調(diào)信號(hào)的波形與原 波形會(huì)有一點(diǎn)的延時(shí)。2ask是20世紀(jì)初最早運(yùn)用于無線報(bào)中的數(shù)字調(diào)制方式之一。但是，2ask傳輸技術(shù)受噪聲影響很大。噪聲電壓和 信號(hào)一起改變了振幅。在這種情況下，“0”可能變?yōu)椤?” , “1”可能變?yōu)椤?”?？梢韵胂?，對于主要依賴振幅來識(shí)別 比特的ask調(diào)制方法，噪聲是一

16、個(gè)很大的問題。2. 232ask的包絡(luò)解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)相干解調(diào)法原理圖，利用system vi ew軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，相干解調(diào)系統(tǒng)圖如圖2-18o參數(shù)設(shè)置：token 0：基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置為rate=50hz, amplitude （幅度）二 lv, offset （偏移）二 lv；token 2:乘法器token 3:載波一正弦波發(fā)生器（頻率=50hz）token 10:模擬低通濾波器（截止頻率=20hz）token 12：比較器token 13：階躍函數(shù)token 1、4、7、9、11, 14:分析觀察窗口仿真波形如下圖所示：圖219二進(jìn)制不歸零信號(hào)圖220 2ask調(diào)制信

17、號(hào)波形 <2：加參的認(rèn)制盤好(t7)圖2-21 2ask調(diào)制信號(hào)與高斯白噪聲疊加波形3；全泱建姦后的誰形(<9)圖2-22經(jīng)過全波整流后的波形圖223經(jīng)過低通濾波器后的波形 w5：輪|於岀滾理«14)use圖2-24 2ask解調(diào)輸出的波形通過仿真波形可以看出，輸入波形與解調(diào)輸出的波形時(shí)一 致的，由于在信道屮加入了高斯噪聲，所以接收到的信號(hào)有很多高頻分量，但不影響其包絡(luò)依然符合傳輸信號(hào)的波型， 包絡(luò)即為信號(hào)的低頻分量，這就使在接收使用低通濾波器提 取包絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)正確檢波成為可能。從低通濾波后的波形 就基本可以看出原基帶信號(hào)的大致趨勢，再通過設(shè)置一個(gè)合 理的比較電平，就能

18、使解調(diào)輸出與基帶信號(hào)的波形基本一 致，只是存在少許的延遲。第三章 二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3. 1二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）的調(diào)制31. 12fsk的調(diào)制原理2fsk （二進(jìn)制頻移鍵控，frequency shift keying）信號(hào)是 用載波頻率的變化來傳遞數(shù)字信息，被調(diào)載波的頻率隨二進(jìn) 制序列0、1狀態(tài)而變化。我們可以認(rèn)為，一個(gè)2fsk信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2fsk信號(hào)的疊加。由此2fsk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可寫式屮，g (t)為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為ts發(fā)送障為p-發(fā)送請為1*"11發(fā)劉咖2*"11發(fā)進(jìn)碑為p2fsk信號(hào)的產(chǎn)牛方法主要有兩種。一種可以采

19、用模擬 調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)；另一種可以采用鍵控法萊實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn) 制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關(guān)電路對兩個(gè)不同的 獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元ts期間輸出fl或 f2兩個(gè)載波之一，如圖3-1所示。圖3-1 2fsk調(diào)制器原理框圖（數(shù)字鍵控法）3. 1.22fsk的模擬相乘調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬調(diào)頻法原理圖，利用system view軟件進(jìn)行仿 真設(shè)計(jì)，得到圖3-2。i0:圖3-2 2fsk調(diào)制仿真波形設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置:token 0：基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置為rate=10hz, amplitude （幅度）二 0. 5v, offset （偏移）二 0. 5v；token 7、8

20、:載波一正弦波發(fā)生器（頻率分別為20hz、40hz）token 3：加法器token 6：反相器token 13、14:乘法器token 7、8:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 行時(shí)間設(shè)置為：start time: 0秒；stop time: 1秒；采樣 頻率：sample rate： loooohzo 如圖3-3所示：圖33運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行完后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖34、35所fgro：廉蛉信e (ti)圖3-4原始二進(jìn)制不歸零信號(hào)圖3-5 2fsk調(diào)制信號(hào)波形31.32fsk的鍵控調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬調(diào)頻法原理圖，利用system view軟件

21、進(jìn)行仿 真設(shè)計(jì)，得到圖3-6。圖3-6運(yùn)行完后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖2-7、2-8所示。圖3-7原始信號(hào)圖3-8 2fsk調(diào)制信號(hào)3/二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）的解調(diào)3. 2. 12fsk的解調(diào)原理2fsk信號(hào)有多種解調(diào)方法，如非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波 法）、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等， 這里給出相應(yīng)如非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)法的 接收系統(tǒng)組成方框圖如圖3-9所示，其中上圖是非相干解調(diào)方 式，下圖是相干解調(diào)方式。圖3-9 2fsk解調(diào)器原理框圖3. 222fsk的相干解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)相干解調(diào)法原理圖，利用system view軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，得到圖3-10

22、o圖3-10 2fsk解調(diào)的方針設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置token 0： pn 碼元，amp=0. 5v, off二0. 5v, rate=10hz, levels=2；token 3、6、9、11：相乘器token 6、24、19：加法器token 8, 13：載波2, amp二iv,頻率二200hz；token 7, 12：載波 1, amp=lv,頻率=100hz；token 13> 14： hr butterworth低通濾波器，截止頻率 60hz, no. of poles=5；token 15, 26：加法器；token 25、26：反相器,threshold二0 5, ture=l,

23、 false二0；token 21：比較器token 22：保持器token 1、3, 9, 26、16、17、20、23：分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為：start time: 0秒；stop time: 1秒；采樣頻率:sample rate： loooohzo 如圖3t1 所示:圖311運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖所示。圖312 2fsk調(diào)制信號(hào)加上高斯白噪聲的波形圖313上支路經(jīng)過低通濾波器后波形圖3-14下支路經(jīng)過低通濾波器后波形圖3-15上下支路相加得到的波形圖3-16最后得到的解調(diào)輸出的波形從仿真結(jié)果中我們看到，

24、產(chǎn)生的2fsk信號(hào)通過相干解調(diào) 完整的恢復(fù)為原來的基帶信號(hào)。仔細(xì)觀察解調(diào)波形與基帶波 形可以看出解調(diào)波形是已調(diào)波形的延時(shí)，這可能是由于系統(tǒng) 自身的原因這里將2fsk信號(hào)分解為上下兩路2ask信號(hào)分別進(jìn)行解 調(diào)，然后進(jìn)行判決。抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)抽樣值的 大小，可以不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則就應(yīng)與解調(diào)規(guī)程相呼 應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)載波對應(yīng)載波頻率fi,則接收 時(shí)上支路的樣值大，應(yīng)判為“1” ；反之則判為“0”。當(dāng)傳 輸信道為隨參信道時(shí)，則2fsk具有更好的適應(yīng)能力。32. 32fsk的過零檢測解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)相干解調(diào)法原理圖，利用system view軟件進(jìn)彳亍仿真設(shè)計(jì)，得到圖3-1

25、7o圖3-17過零檢測法解調(diào)仿真設(shè)計(jì)圖運(yùn)行后可以很宜觀地觀察到各點(diǎn)的波形原蛇依號(hào)(11)圖3-18原始信號(hào)圖3-19 2fsk調(diào)制信號(hào)圖3-20脈沖展寬圖3-21低通后的波形圖3-22解調(diào)輸出的波形3. 242fsk的非相干解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)圖3-23非相干解調(diào)仿真設(shè)計(jì)圖運(yùn)行后可以很宜觀地觀察到各點(diǎn)的波形圖3-24原始信號(hào)圖3-25 2fsk調(diào)制信號(hào)圖3-26判決輸出波形第四章二進(jìn)制相移鍵控(2psk)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4. 1二進(jìn)制相移鍵控(2psk)的調(diào)制4, 1. 12psk的調(diào)制原理2psk是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種 方式，若用相位n代表“0”碼，相位0代表“1”碼, 即規(guī)定數(shù)字

26、基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對于載波 的相位為“；數(shù)字基帶信號(hào)為“1”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對載 波相位為同相。2psk已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：u 2psk= a x ang（t-nts）coswt （an=l或t） e2psk=acos （wt + 4）n）這種以載波的不同相位直接去表示二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的 調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對方式。數(shù)字相位調(diào)制是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位，使載 波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式，2psk（二進(jìn)制相位鍵控） 調(diào)制可采用直接調(diào)相法即雙極性數(shù)字基帶信號(hào)與載波直接 相乘的方法，也可采用相位選擇法即由振蕩器和反相器電路 來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法。其原理框圖如圖4-1,其中。圖

27、（a）就 是一般的模擬相乘法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；圖（b）是一種數(shù)字 鍵控法。雙極性 不歸零乘法器圖(a)模擬相乘法圖(b)數(shù)字鍵控法圖4-1 2psk調(diào)制器原理框圖41.22psk的調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬相頻法原理圖，利用system view軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，得到圖4-2。圖4-2 2psk調(diào)制仿真設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置:token 0：基帶信號(hào)-pn碼序列將參數(shù)設(shè)置為rate=10hz,amp（幅度）二 0. 5v, offset （偏移）二 0. 5v；token7、8：相乘器token3:載波，載波頻率為10hztoken2：延時(shí)器，delay二0. 5stoken6：反相器token9：加法器t

28、oken1、4、5、10:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 行時(shí)間設(shè)置為：start time: 0秒；stop time: 1秒；采樣 頻率：sample rate： loooohzo 如圖4-3所示：auto set no. samples-no. of system loops:i1 a廠 reset system on loopi- pause on loopset power of 2 白sl"十 c dk to restoeundo set|select loops.|estimated run time: 0.1 sec. total sam

29、ples: 10.001start/stop timelock |圖4-3運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖4-4、4-5、4-6所示圖44二進(jìn)制不歸零信號(hào)圖4-5載波波形圖4-6調(diào)制輸出波形4. 2二進(jìn)制相移鍵控(2psk)的解調(diào) 4. 212psk的解調(diào)原理帶逋ac低通d抽祥濾波器相乘器濾波器判決器輔出2psk信號(hào)有多種解調(diào)方法，如非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波 法)、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等， 這里給出相干解調(diào)法的接收系統(tǒng)組成方框圖如圖46所示。圖4-7 2psk解調(diào)器原理框圖42. 22psk的解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)相干解調(diào)法原理圖，利用system view

30、軟件進(jìn)行仿 真設(shè)計(jì),得到圖4-8o圖4-8 2psk解調(diào)仿真設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置：token 0：基帶信號(hào)-pn碼序列將參數(shù)設(shè)置rate=10hz,amp （幅度）二 lv, offset （偏移）二 0v；token 2、9:乘法器token 3、6:載波，載波頻率為100hztoken 5：加法器token 11： hr butterworth低通濾波器，截止頻率60hz,no.of poles=3；token 13：比較器token 14：保持器token 1、4、7、10、12、15:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 行吋間設(shè)置為：start time: 0秒；s

31、top time: 1秒；采樣頻率：sample rate： 10000hzo 如圖4-9所示:圖4-9運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口運(yùn)行后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如圖410、4-11、4-12、413、4-14、4j5所示。圖410原始信號(hào)圖4-11 2psk調(diào)制信號(hào)2加春的謁制依號(hào)（17）圖4-12加入咼斯白噪聲的波形圖4-13調(diào)制信號(hào)加入噪聲經(jīng)過相乘器后的波形“靈過低連怎的依號(hào)32）bt回e3圖4-14經(jīng)過低通濾波器后的波形圖4-15解調(diào)輸出的波形2psk調(diào)制相對2fsk、2ask具有帶寬窄、頻帶利用率高、 抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地運(yùn)用于中、高速通信系統(tǒng) 屮。但在更高速的通信系統(tǒng)屮，2psk

32、調(diào)制已不能滿足頻帶利 用率和系統(tǒng)的有效性等要求，故基本采用多進(jìn)制系統(tǒng)。此外, 絕對調(diào)相系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生倒相現(xiàn)象，因此應(yīng)考慮采用相對相位調(diào) 相系統(tǒng)。產(chǎn)生倒相現(xiàn)象的原因是在2psk信號(hào)的載波恢復(fù)過程中 存在180°相位模糊，既恢復(fù)的本地載波與所需的相干載波 可能同相，也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成 解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，判 決器輸出信號(hào)全部出錯(cuò)，這也是2psk方式在實(shí)際中很少采用 的主要原因。另外，在隨機(jī)信號(hào)碼元序列小，信號(hào)波形有可 能出現(xiàn)長時(shí)間連續(xù)的正弦波形，致使在接受端無法辨認(rèn)信號(hào) 碼元的起止時(shí)刻。為了解決上述問題，可以釆用差分相移鍵 控體制。5.

33、1二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk）的調(diào)制 5. 1. 12dpsk的調(diào)制原理2psk信號(hào)中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基 準(zhǔn)的。由于它利用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息，所以 又成為絕對相移。已經(jīng)指出，2psk相干解調(diào)時(shí)，由于載波恢 復(fù)中相位有模糊性，導(dǎo)致解調(diào)過程出現(xiàn)“反向工作”現(xiàn)象， 恢復(fù)出的數(shù)字信號(hào)“1”和“0”倒置，從而使2psk難以實(shí)際 應(yīng)用。為了克服此缺點(diǎn)，提出二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk） 方式。2dpsk是利用前后相鄰碼元的載波相位對相位變化傳遞 數(shù)字信息，所以又稱為相對相移鍵控。移相鍵控是指載波的相位受數(shù)字信號(hào)的控制而改變，通常 用相位0來表示“1”，而用口來表示“

34、0”二相相對移相 鍵控2 dpsk信號(hào)的參考相位不是未調(diào)波的相位，而是相鄰的 前一位碼元的載波相位。2dpsk信號(hào)的產(chǎn)生只需要在二相調(diào) 制前加一套相對碼變換電路就可以實(shí)現(xiàn)。2dpsk信號(hào)調(diào)制器 原理框圖如圖5t所示。開關(guān)電路圖51 2dpsk信號(hào)調(diào)制器原理框圖5. 1.22dpsk的調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)2dpsk信號(hào)調(diào)制器原理框圖，利用system view軟 件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，得到圖5-2。圖5-2 2dpsk調(diào)制仿真波形圖參數(shù)設(shè)置：token 0：基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置rate=100hz,amp （幅度）二 lv, offset （偏移）二 0v；token 6：延時(shí)器token 7

35、：異或器token 1、4:分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)行仿真運(yùn)行，運(yùn) 行時(shí)間設(shè)置為：start time: 0秒;stop time: 0. 5秒;采樣頻率：sample rate： 10000hzo 如圖5-3所示：圖5-3運(yùn)行時(shí)間設(shè)置窗口05-4絕對碼波形sink 10圖5-5 2dpsk調(diào)制信號(hào)波形翼二進(jìn)制差分相移鍵控(2dpsk)的解調(diào)5. 212dpsk的解調(diào)原理2dpsk信號(hào)可以用兩種解調(diào)方法：相干解調(diào)加碼反變換 法和差分相干解調(diào)法，相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成方框圖如圖5-6 所示，其中圖(a)是相干解調(diào)方式加碼反變換法，圖(b) 是差分相干解調(diào)方式。j帶通j f淹波器

36、相乘器“a.cos b定時(shí)脈沖"抽樣" 平夬器 篇岀i f圖(a)是相干解調(diào)方式加碼反變換法輸出£圖(b)是差分相干解調(diào)方式圖5-6 2dpsk信號(hào)解調(diào)器原理框圖5222dpsk的解調(diào)的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)差分相干解調(diào)法原理圖，利用system view軟件進(jìn) 行仿真設(shè)計(jì)，得到圖57。圖5-7 2dpsk解調(diào)仿真波形參數(shù)設(shè)置：token 0：基帶信號(hào)一pn碼序列將參數(shù)設(shè)置rate=100hz,amp(幅度)二 lv, offset (偏移)二 0v；token 7、19：異或器token 9、11：乘法器token 8、12:載波，其中，token 8、12的載波頻率為loohzotoken 14: hr butterworth低通濾波器，截止頻率 100. 5hz, no. of poles二3；tok