基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真

1、百度文陣好好學(xué)習(xí).天天向上現(xiàn)代通傳仿真技術(shù)大作業(yè)掖告題61:基于Matlab的2FSK調(diào)制與仿真 作者處名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：2011級(jí)通信工程學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：對(duì) 間：20132014學(xué)年第一學(xué)期百度文陣好好學(xué)習(xí).天天向上基于MATLAB的2FSK調(diào)制及仿真摘要現(xiàn)代通信仿真技術(shù)是對(duì)設(shè)訃的通信系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，以提 升系統(tǒng)的可用性。通信系統(tǒng)是用于完成信息傳輸過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱(chēng)。現(xiàn)代通 信系統(tǒng)分為無(wú)線通信和有線通信，它在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 MATLAB和System viewv Si mu link是實(shí)現(xiàn)通信仿真的重要技術(shù)手段。MATLAB是商業(yè)，用于開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分

2、析以及的高級(jí)技術(shù)計(jì)算 語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。利用它們可以構(gòu) 造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌贤ㄐ畔到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，也可用于各種 線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。它是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，可 進(jìn)行包括數(shù)字信號(hào)處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控 制系統(tǒng)的仿真分析。System View是一個(gè)用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)分析工具，它實(shí) 現(xiàn)了功能的軟件化，避開(kāi)了復(fù)雜的硬件搭建，在不具備先進(jìn)儀器的條件下同樣也 能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真本文利用System view軟件設(shè)計(jì)模擬調(diào)制和解 調(diào)電路，通過(guò)分析其輸入輸出波

3、形驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確性。本文通過(guò)分別用MatlabSimulink、System view設(shè)訃2FSK調(diào)制與解調(diào)的仿 真，深入了解數(shù)字頻率調(diào)制2FSK的基本原理，掌握用現(xiàn)代通信仿真技術(shù)對(duì)解 調(diào)與調(diào)制的實(shí)現(xiàn)，深刻理解Matlabs Si mu link以及System view軟件的使用方法 和設(shè)計(jì)方法。-#百度文陣好好學(xué)習(xí).天天向上目 錄摘 要1一、數(shù)字調(diào)制2FSK原理 31、數(shù)字調(diào)制2FSK原理 32、數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(diào)方法4二、Simulink 實(shí)現(xiàn) 2FSK 調(diào)制51、仿真原理圖52、參數(shù)設(shè)置和仿真結(jié)果5三、用System view實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通 61、調(diào)制原理與解調(diào)原

4、理62、仿真圖與結(jié)果7四、用Mat lab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制91、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程92、程序源代碼93、仿真結(jié)果圖11五、總結(jié)12一、數(shù)字調(diào)制2FSK原理1、數(shù)字調(diào)制2FSK原理數(shù)字頻率調(diào)制乂稱(chēng)頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。 數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控 制載波的頻率。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻f1,而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載 頻f2 （與f1不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且f1與f2之間的改變是瞬 間完成的。其表達(dá)式為：e2FSKt、= 典型波形如下圖所示。山圖可見(jiàn),2FSK信號(hào)可以看作兩個(gè)不同載頻的ASK信號(hào)的疊加。因此2FSK信號(hào)

5、的時(shí)域表達(dá)式又可以寫(xiě)成：5詠（0 =工0詁（一口）皿（© + 4）+ 工色曲7；）心（旳+久）cos(r2t+q>n)s l(t) cos(wlt+0n>ZVWs2(t) cos(«r2t+(pn)2FSK 筒一Alak1 0 1 1 () 0 1s 1(1)1 1 1 1 1 1s2(t)1111>tex 何什呵 > 1-5數(shù)字調(diào)制2FSK原理框圖2FSK調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號(hào)來(lái)傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息 序列?？梢杂枚M(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻口，而“0”用來(lái)對(duì)應(yīng)于另一相載 頻W2的已調(diào)波形，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不 同

6、的獨(dú)立的頻率源w1、f2進(jìn)行選擇通。本次課程設(shè)計(jì)采用的是前面一種方 法。如下原理圖：2、數(shù)字調(diào)制2FSK的解調(diào)原理2FSK的解調(diào)方式有兩種:相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式，本次課程設(shè) 計(jì)采用的是相干解調(diào)方式。根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1. f2調(diào)制而成，相 干解調(diào)先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再 分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波們、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通 濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可其原理如下：載波 Acosoyt)百度文陣好好學(xué)習(xí).天天向上二、Simulink 實(shí)現(xiàn) 2FSK 調(diào)制1、仿真原理圖2FSK調(diào)制仿真系統(tǒng)原理圖2、參數(shù)設(shè)置I和仿真結(jié)果7本設(shè)計(jì)

7、產(chǎn)生2FSK信號(hào)的方法采用的是鍵控法。正弦波發(fā)生器0正眩波發(fā)生器1開(kāi)關(guān)設(shè)置:示波器設(shè)置:百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí)，天天向上-13仿真結(jié)果圖如下:&E3 PPP= 梅分析：圖中第4個(gè)波形為2FSK信號(hào)波形，本次設(shè)訃產(chǎn)生2FSK波形的方法為鍵控法，所 以其產(chǎn)生的波形相鄰碼元之間的相位不連續(xù)，由圖中可以看出，低頻代表碼元"1”，高頻 代表碼元“0”。三、用System view實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制與解調(diào)統(tǒng)通1、調(diào)制原理與解調(diào)原理圖FSK是用數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的電平 是離散的，所以，載波頻率的變化也是離散的。在本實(shí)驗(yàn)中，二進(jìn)制 基帶信號(hào)是用正負(fù)電平表示。對(duì)于2FSK,載

8、波頻率隨著調(diào)制信號(hào)1 或-1而變，1對(duì)應(yīng)于載波頻率Fi, -1對(duì)應(yīng)于載頻F2。（1）調(diào)制部分：用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。且2FSK可以看作是兩個(gè)不同載頻的ASK己調(diào)信號(hào)之和。原理框圖:基帶信號(hào)a（n）AcOS(6?'t) 申 Sfsk(t)Sfsk(t)倒相門(mén)二Acos(st)（2）解調(diào)部分：2FSK信號(hào)可看成是兩個(gè)載頻不同的ASK信號(hào)，有相干和非相干兩種解調(diào)方式。這里采用相干方式。（LP指低通濾波 器)原理框圖 0J LP |t解調(diào)信號(hào)c T>Sfsk(t)相干載波 Acost)»冋相干載波Acos(ty2t)2、仿真圖與結(jié)果 用Systemview軟件建立仿真電路

9、如下:元件參數(shù)配置Token 0基帶信號(hào)PN序歹ij（頻率=500H乙電平=2Level,0偏移）Token 2,18反相器；Token 1,3半波整流器（門(mén)限=0V）；Token 4,5,13,14 乘法器；Token 8,17加法器；Token 6,7,11,12 載波正弦波（6,11=500HZ;7,12=1OOOHZ）Token 15,16模擬低通濾波器Token 9,10,19觀察點(diǎn)-分析窗3、用單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制完成調(diào)制仿真波形圖如下:四、用Mat lab程序?qū)崿F(xiàn)2FSK的調(diào)制1、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程(1) 信號(hào)產(chǎn)生：二進(jìn)制隨機(jī)序列和兩列頻率不等的載波1) 利用mat lab庫(kù)函數(shù)產(chǎn)生10個(gè)

10、二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)，也就是我們的基波調(diào)制 信號(hào)茲并畫(huà)出其波形。2) 產(chǎn)生兩列余弦波tufl和tuf2,頻率分別為fl=20hz, f2=100hz；并畫(huà) 出其波形。(2) 、信號(hào)調(diào)制：產(chǎn)生2FSK信號(hào)和加入高斯噪聲后的2FSK信號(hào)1)用二進(jìn)制序列d去調(diào)制fl和f2,產(chǎn)生2fsk信號(hào)，具體做法是用以a 生成的方波信號(hào)gid直接與tufl相乘，用a取反后的方波g2a與tuf2相乘, 再將兩列信號(hào)相加。并畫(huà)出其波形。2)調(diào)用mat lab庫(kù)函數(shù)產(chǎn)生高斯噪聲no,并與2fsk信號(hào)相加得到加入噪 聲后的sn信號(hào)。并畫(huà)出其波形。2、程序源代碼clear allclose alli=10;%基帶信號(hào)碼元個(gè)數(shù)j=5

11、000;a=round (rand (1 z i) ) ; %產(chǎn)生隨機(jī)序歹M百度文庫(kù)好好學(xué)習(xí).天天向上 t=linspace (0,5Z j);fl=10;%載波1頻率f2=5;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率Bl=2*fl;%載波1帶寬B2=2*f2;%載波2帶寬stl=t;for n=l:10if a (n)<1;for m=j/i*(n-l)+l:j/i*nstl(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-l)+l:j/i*nstl(m)=1;endendendst2=t;for n=l:j;if stl (n)>=1;st2 (n)=0;elsest2(n)

12、=1;endend;figure (1);subplot(411);plot (tz stl);title ( 1丿£帶信號(hào)1 )；15百度文陣好好學(xué)習(xí).天天向上axis (0,5,-1,2)； subplot (412);plot (tf st2);title C基帶信號(hào)反碼，)；axis(0,5,-1,2)；sl=cos(2*pi*fl*t); s2=cos(2*pi*f2*t); subplot(413) plot (si);title ( *載波信號(hào)11 );subplot (414), plot (s2);title ( *載波信號(hào)2 1 );Fl=stl.*sl; %加入

13、載波 1F2=st2.*s2;% 加入載波 2figure (2); subplot (311);plot(tfFl); title ( 1sl*stl1); subplot(312);plot(t,F2)； title(fs2*st2f);e_fsk=Fl+F2; subplot(313);plot(tz e_fsk);title(T2FSK信號(hào) f );3、仿真結(jié)果圖Re Edf ST:“ -：(U W ®4rZ- DH ata0511522533 54455五、總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)給我很大的收獲,使我對(duì)Matlab、Simulink、System View 操作系統(tǒng)的基本知識(shí)有了

14、初步的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)踐中對(duì)所學(xué)習(xí)的基本知識(shí)和原理方 法有了進(jìn)一步的深化，和形象具體的理解。首先，我對(duì)Si mu link和System View仿真系統(tǒng)進(jìn)行了 了解和學(xué)習(xí)，在短時(shí)間 內(nèi)對(duì)其操作有了較為熟練的掌握。通過(guò)認(rèn)真老師給的System View系統(tǒng)的參考資 料，在學(xué)會(huì)AM,DSB,FM,的調(diào)制與解調(diào)原理基礎(chǔ)上，我能夠較為順利的建立好仿 真數(shù)字調(diào)制2FSK的模型圖。其次，能夠把調(diào)制解調(diào)的理論原理較好的在仿真系統(tǒng)中體現(xiàn)出來(lái)，加以理解 和運(yùn)用，這樣更加深了我對(duì)課本所學(xué)只是的理解，更具形象和生動(dòng)性，具體并容 易理解。但是，操作過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。主要是對(duì)一些參數(shù)的設(shè)置以及山此引 起的波形失真。

15、例如對(duì)載波頻率的設(shè)置，對(duì)濾波器參數(shù)的設(shè)置以及增益設(shè)置等等。 參數(shù)的設(shè)置直接影響到波形是否失真的情況。開(kāi)始的時(shí)候，山于對(duì)此過(guò)程理解的 不夠好，波形有較明顯的失真，但是經(jīng)過(guò)修改，比較，反復(fù)多次，最后輸出較為 理想的波形。最后，就是對(duì)課設(shè)的整理完善工作，以及按照課設(shè)報(bào)告的要求來(lái)編寫(xiě)報(bào)告冊(cè)。 此工作進(jìn)行的比較順利，還起到了進(jìn)一步疏理知識(shí)的作用，使需要掌握的知識(shí)更 加的清晰有條理性。這次課程設(shè)計(jì)，我個(gè)人感覺(jué)有較大的收獲。一是學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真性的體現(xiàn)，只 有抱著認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度才能干好任何一件事。二是學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)，對(duì)與本學(xué) 期所學(xué)知識(shí)的整理，總結(jié)以及鞏固起到不可忽視的作用，更提高了我們的學(xué)習(xí)積 極性。在沒(méi)有做課程設(shè)訃以前覺(jué)得課程設(shè)訃只是對(duì)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò) 這次做課程設(shè)訃發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的 一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。在此要感謝我們的指導(dǎo)老