2ASK的相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器的設(shè)計(jì)

1、2013級(jí)學(xué)生通信系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì) 通信系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課題名稱(chēng)2ASK相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器（包絡(luò)檢波法）設(shè)計(jì)姓 名廖永豐學(xué) 號(hào)131240134學(xué) 院通信與電子工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)通信工程指導(dǎo)教師肖湘 講師2015年 12月22日 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求： 利用MATLAB軟件設(shè)計(jì)一個(gè)2ASK相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器,并且對(duì)給出信號(hào)經(jīng)過(guò)各器件輸出波形以及對(duì)解調(diào)原理進(jìn)行分析,對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行抽樣判決.在課程設(shè)計(jì)中,首先根據(jù)原理畫(huà)出圖形,然后構(gòu)建解調(diào)電路,再利用Simulink中調(diào)出個(gè)元件組成電路,接著再設(shè)置解調(diào)電路中各個(gè)模塊的參數(shù)并加以運(yùn)行,并把運(yùn)行仿真結(jié)果輸入顯示器,根據(jù)顯示結(jié)果分析所

2、設(shè)置的系統(tǒng)性能.通過(guò)對(duì)波形分析,驗(yàn)證課程設(shè)計(jì)的正確性。 要求 ： 通過(guò)利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)更好的掌握課本相關(guān)知識(shí)，相關(guān)概念。熟悉掌握2ASK的兩種解調(diào)方法的基本原理，用matlab實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器的設(shè)計(jì)。更好的了解通信原理的相關(guān)知識(shí)，磨練自己分析問(wèn)題、查閱資料、鞏固知識(shí)、創(chuàng)新等各方面能力。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績(jī)驗(yàn)收蓋章 年 月 日 2ASK相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器（包絡(luò)檢波法）設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的（1） 熟練掌握二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控的基礎(chǔ)知識(shí)

3、，對(duì)2ASK的調(diào)制與解調(diào)有一定的了解。（2） 熟練掌握相干解調(diào)和非相干解調(diào)的基本原理，熟練掌握matlab simulink的使用，用matlab simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)器和非想干解調(diào)器的設(shè)計(jì)。（3）培養(yǎng)自己分析問(wèn)題和動(dòng)手的能力。（4）培養(yǎng)查閱資料,獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。（5）課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供了一個(gè)既動(dòng)手又動(dòng)腦，獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)，將課本上的理論知識(shí)和實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，鍛煉分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。讓學(xué)生在設(shè)計(jì)的過(guò)程中驗(yàn)證理論的正確性，能更加深入的理解理論知識(shí)。2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求2.1主要內(nèi)容 利用MATLAB軟件設(shè)計(jì)一個(gè)2ASK相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器,并且對(duì)給出信號(hào)

4、經(jīng)過(guò)各器件輸出波形以及對(duì)解調(diào)原理進(jìn)行分析,對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行抽樣判決.在課程設(shè)計(jì)中,首先根據(jù)原理畫(huà)出圖形,然后構(gòu)建解調(diào)電路,再利用Simulink中調(diào)出個(gè)元件組成電路,接著再設(shè)置解調(diào)電路中各個(gè)模塊的參數(shù)并加以運(yùn)行,并把運(yùn)行仿真結(jié)果輸入顯示器,根據(jù)顯示結(jié)果分析所設(shè)置的系統(tǒng)性能.通過(guò)對(duì)波形分析,驗(yàn)證課程設(shè)計(jì)的正確性。2.2主要要求 （1）通過(guò)利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具的具體操作，學(xué)會(huì)建立具體模型。 （2）通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)更好的掌握課本相關(guān)知識(shí)，相關(guān)概念。熟悉掌握2ASK的兩種解調(diào)方法的基本原理，并用matlab simulink設(shè)計(jì)出

5、2ASK的相干解調(diào)器和非相干解調(diào)器。 （3）更好的了解通信原理的相關(guān)知識(shí)，磨練自己分析問(wèn)題、查閱資料、鞏固知識(shí)、創(chuàng)新等各方面能力，達(dá)到徹底理解相關(guān)知識(shí)，掌握相關(guān)理論的水平。3 設(shè)計(jì)原理數(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)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無(wú)載波輸出表示發(fā)送“0”。借助于幅度調(diào)制的原理，2ASK信號(hào)可表示為： （3.1） (3.2）其中s(t)為二進(jìn)制單極性基帶信號(hào)，為二進(jìn)制碼元序列，取值為1或0，基帶波形g(t)通常取幅值為A，寬度為T(mén)s的矩形脈沖，Ts為碼元

6、持續(xù)時(shí)間。 2ASK信號(hào)有兩種解調(diào)方法：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)需要在接收端接入同頻同相的載波，所以又稱(chēng)同步檢測(cè)；非相干解調(diào)只需要檢測(cè)出信號(hào)的包絡(luò)，所以又稱(chēng)包絡(luò)檢波。3.1相干解調(diào)的設(shè)計(jì)原理 相干解調(diào)是在接收端利用本地載波與接收信號(hào)進(jìn)行相乘得到包含基帶信號(hào)頻率分量的輸出信號(hào),然后通過(guò)低通濾波器濾除無(wú)用頻率分量讓基帶信號(hào)通過(guò),并將其送至抽樣電路進(jìn)行判決.因?yàn)樵谙喔山庹{(diào)法中相乘器電路需要有相干載波這個(gè)信號(hào)是由收信機(jī)從接收信號(hào)中提取出來(lái)的,并且和接收信號(hào)的載波同頻同相,所以這種方法比包絡(luò)檢波法要復(fù)雜些。相干解調(diào)法的原理圖如圖3.1。 低通濾波器抽樣判決器相乘器帶通濾波器 a c d e 輸出

7、定時(shí)脈沖 圖3.1 2ASK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖全波整流器抽樣判決器低通濾波器帶通濾波器3.2非相干解調(diào)的設(shè)計(jì)原理a b c d 輸出 定時(shí)脈沖圖3.2 2ASK信號(hào)的非相干解調(diào)原理圖2ASK信號(hào)的非相干解調(diào)器原理圖如圖3.1所示。（1）使2ASK信號(hào)進(jìn)入所設(shè)計(jì)的解調(diào)仿真系統(tǒng)開(kāi)始解調(diào)過(guò)程。首先通過(guò)帶通濾波器，使2ASK中的干擾減少，使波形更接近理想。  （2）從帶通濾波器出來(lái)后進(jìn)入全波整流器，使2ASK的正弦波部分的波形的下半邊都翻到上半邊，從而方便下面的抽樣判決。  （3）從全波整流器出來(lái)后進(jìn)入低通濾波器，低通濾波器會(huì)使在全波整流器中反折成的雙峰波部分形整流成近似的矩形波

8、形，這樣就可以判決了。  （4）從全波整流器出來(lái)后的近似于矩形的波形送入抽樣判決器用定時(shí)脈沖進(jìn)行抽樣判決，有類(lèi)矩形脈沖的部分判決為1，沒(méi)有的部分判決為0，這樣就可以判決出與輸入數(shù)字信號(hào)序列一樣的數(shù)字信號(hào)。 4 系統(tǒng)仿真4.1相干解調(diào)器的仿真4.1.1建立模型 用MATLAB的SIMULINK中的模塊創(chuàng)建仿真系統(tǒng)，用正弦波和一個(gè)基帶信號(hào)通過(guò)相乘器得到2ASK信號(hào)，然后依次通過(guò)相乘器和低通濾波器，最后通過(guò)抽樣判決器得到解調(diào)后的信號(hào)。在SIMULINK模塊中創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)如下圖所示：圖4.1 相干解調(diào)的模型建立4.1.2參數(shù)設(shè)定圖4.2基帶信號(hào)的參數(shù)設(shè)定 圖4.3載波信號(hào)的參數(shù)設(shè)

9、定圖4.4低通濾波器的參數(shù)設(shè)定 圖4.5抽樣判決器的參數(shù)設(shè)定4.2非相干解調(diào)器的仿真4.2.1建立模型用MATLAB的SIMULINK中的模塊創(chuàng)建仿真系統(tǒng)，用正弦波和一個(gè)基帶信號(hào)通過(guò)相乘器得到2ASK信號(hào)，然后依次通過(guò)全波整流器和低通濾波器，最后通過(guò)抽樣判決器得到解調(diào)后的信號(hào)。在SIMULINK模塊中創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)如下圖所示：圖4.6非相干解調(diào)的模型建立4.2.2參數(shù)設(shè)定圖4.7基帶信號(hào)的參數(shù)設(shè)定圖4.8載波信號(hào)的參數(shù)設(shè)定 圖4.9全波整流器的參數(shù)設(shè)定圖4.10低通濾波器的參數(shù)設(shè)定圖4.11抽樣判決器的參數(shù)設(shè)定5 仿真結(jié)果5.1相干解調(diào)器仿真結(jié)果5.1.1仿真波形圖圖5.1載波信號(hào)圖5.2已調(diào)

10、信號(hào)圖5.3乘法器輸出信號(hào)圖5.4濾波器輸出信號(hào)圖5.5基帶信號(hào)和判決結(jié)果的比較5.1.2仿真結(jié)果分析 通過(guò)仿真可以看出輸入信號(hào)通過(guò)相干解調(diào)可以恢復(fù)出入信號(hào)的波形，該信道可以傳輸數(shù)字信號(hào)。本設(shè)計(jì)是由數(shù)字基帶脈沖信號(hào)與載波信號(hào)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)振幅監(jiān)控的調(diào)制，在對(duì)2ASK的解調(diào)過(guò)程中，低通濾波后的波形失真較大，經(jīng)過(guò)抽樣判決整形后可以再生數(shù)字基帶脈沖。但是，在實(shí)踐中，從2ASK信號(hào)提取載波需要相應(yīng)的電路，將會(huì)給設(shè)備增加復(fù)雜性，為了簡(jiǎn)化備，目前已很少采用同步檢波來(lái)解調(diào)2ASK信號(hào)。5.2非相干解調(diào)器仿真結(jié)果5.2.1仿真波形圖圖5.6載波信號(hào)圖5.7已調(diào)信號(hào)圖5.8全波整流器輸出信號(hào)圖5.9濾波器器輸出信號(hào)

11、圖5.10基帶信號(hào)和判決結(jié)果的比較5.2.2仿真結(jié)果分析 通過(guò)仿真可以看出輸入信號(hào)通過(guò)非相干解調(diào)可以恢復(fù)出入信號(hào)的波形，該信道可以傳輸數(shù)字信號(hào)。由于解調(diào)過(guò)程中我并沒(méi)有加入噪聲，因此帶通濾波器的部分我也沒(méi)有加入了，因此設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)誤碼率相對(duì)較小，但是，在現(xiàn)實(shí)生活中2ASK傳輸技術(shù)受噪聲影響很大，因此傳輸效率較低，在實(shí)際中很少采用。6 結(jié)論 這次本次通信系統(tǒng)仿真的課程設(shè)計(jì)，我選擇的是用Simulink來(lái)實(shí)現(xiàn)2ASK相干解調(diào)器和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）器的設(shè)計(jì)。在此之前我對(duì)Simulink了解特別少，雖然這個(gè)這個(gè)學(xué)期上了通信系統(tǒng)仿真課，但是我只是偶爾使用它進(jìn)行建模，完成老師布置的作業(yè)，并沒(méi)有深入了

12、解。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，我通過(guò)查閱相關(guān)資料以及在同學(xué)的幫助下，我熟悉了2ASK兩種解調(diào)方法的原理，弄懂了2ASK與Simulink的關(guān)系，加深了對(duì)通信原理的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過(guò)幾天忙碌的課程設(shè)計(jì)我真的學(xué)會(huì)了很多。  首先，我意識(shí)到自己的知識(shí)還很欠缺，做設(shè)計(jì)的時(shí)候有遇到了很多困難，通這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。另外課程設(shè)計(jì)也提高了自己快速學(xué)習(xí)的能力，在短短的幾天中，我對(duì)2ASK的解調(diào)原理已經(jīng)完全掌握了。 其次，我也深刻認(rèn)識(shí)到理論運(yùn)用到實(shí)踐的重要性，正所謂“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”。學(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索是不夠的。所以在本學(xué)期學(xué)完通信原理與通信系統(tǒng)仿真之后，緊接著來(lái)一次通信系統(tǒng)仿真的課程設(shè)計(jì)是很有必要的。這樣不僅加深我們對(duì)通信原理和通信系統(tǒng)仿真的理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，而且還及時(shí)真正做到了學(xué)以致用。 最后，我還懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，以及二者的結(jié)合并非想象的那么簡(jiǎn)單，理論是抽象的，只有自己親身的去實(shí)踐