基于MATLAB的2FSK調制及仿真

華東交通大學現(xiàn)代通信仿真技術大作業(yè)報告題目：基于Matlab的2FSK調制與仿真作者姓名：專業(yè)班級：2011級通信工程學號：指導老師：時間：2013~2014學年第一學期一、數(shù)字調制2FSK原理1、數(shù)字調制2FSK原理數(shù)字頻率調制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號便是符號“1”對應于載頻f1\o"image:bk063764w-1.gif"，而符號“0”對應于載頻f2\o"image:bk063764w-2.gif"（與f1\o"image:bk063764w-1.gif"不同的另一載頻）的已調波形，而且\o"image:bk063764w-1.gif"f1與\o"image:bk063764w-2.gif"f2之間的改變是瞬間完成的。其表達式為：典型波形如下圖所示。由圖可見,2FSK信號可以看作兩個不同載頻的ASK信號的疊加。因此2FSK信號的時域表達式又可以寫成：數(shù)字調制2FSK原理框圖2FSK調制就是使用兩個不同的頻率的載波信號來傳輸一個二進制信息序列?？梢杂枚M制“1”來對應于載頻f1，而“0”用來對應于另一相載頻w2的已調波形，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立的頻率源w1、f2進行選擇通。本次課程設計采用的是前面一種方法。如下原理圖：2、數(shù)字調制2FSK的解調原理2FSK的解調方式有兩種:相干解調方式和非相干解調方式，本次課程設計采用的是相干解調方式。根據(jù)已調信號由兩個載波f1、f2調制而成，相干解調先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應的載波f1、f2相乘進行相干解調，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可其原理如下：二、Simulink實現(xiàn)2FSK調制1、仿真原理圖2FSK調制仿真系統(tǒng)原理圖2、參數(shù)設置和仿真結果本設計產(chǎn)生2FSK信號的方法采用的是鍵控法。正弦波發(fā)生器0正弦波發(fā)生器1開關設置：示波器設置：仿真結果圖如下：分析：圖中第4個波形為2FSK信號波形，本次設計產(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Systemview實現(xiàn)2FSK調制與解調統(tǒng)通調制原理與解調原理圖FSK是用數(shù)字基帶信號去調制載波的頻率。因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以，載波頻率的變化也是離散的。在本實驗中，二進制基帶信號是用正負電平表示。對于2FSK，載波頻率隨著調制信號1或-1而變，1對應于載波頻率F1，-1對應于載頻F2。（1）調制部分：用數(shù)字信號去調制載波的頻率。且2FSK可以看作是兩個不同載頻的ASK已調信號之和。原理框圖：門一基帶信號a(n)Acos(t)Sfsk(t)Sfsk(t)倒相門二Acos(t)（2）解調部分：2FSK信號可看成是兩個載頻不同的ASK信號，有相干和非相干兩種解調方式。這里采用相干方式。（LP指低通濾波器）原理框圖LP解調信號Sfsk(t)相干載波Acos(t)LP相干載波Acos(t)2、仿真圖與結果用Systemview軟件建立仿真電路如下：元件參數(shù)配置Token0基帶信號PN序列(頻率=500HZ,電平=2Level,0偏移）Token2,18反相器；Token1,3半波整流器(門限=0V)；Token4,5,13,14乘法器；Token8,17加法器；Token6,7,11,12載波正弦波([6,11=500HZ;[7,12]=1000HZ)Token15,16模擬低通濾波器Token9,10,19觀察點分析窗用單刀雙擲開關控制完成調制仿真波形圖如下：四、用Matlab程序實現(xiàn)2FSK的調制1、詳細設計過程（1）、信號產(chǎn)生：二進制隨機序列和兩列頻率不等的載波1)利用matlab庫函數(shù)產(chǎn)生10個二進制隨機數(shù)，也就是我們的基波調制信號a。并畫出其波形。2)產(chǎn)生兩列余弦波tuf1和tuf2，頻率分別為f1=20hz,f2=100hz；并畫出其波形。（2）、信號調制：產(chǎn)生2FSK信號和加入高斯噪聲后的2FSK信號1)用二進制序列a去調制f1和f2，產(chǎn)生2fsk信號，具體做法是用以a生成的方波信號g1a直接與tuf1相乘，用a取反后的方波g2a與tuf2相乘，再將兩列信號相加。并畫出其波形。2)調用matlab庫函數(shù)產(chǎn)生高斯噪聲no，并與2fsk信號相加得到加入噪聲后的sn信號。并畫出其波形。2、程序源代碼clearallclosealli=10;%基帶信號碼元個數(shù)j=5000;a=round(rand(1,i));%產(chǎn)生隨機序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率f2=5;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號頻率B1=2*f1;%載波1帶寬B2=2*f2;%載波2帶寬%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產(chǎn)生基帶信號st1=t;forn=1:10ifa(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendst2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基帶信號求反forn=1:j;ifst1(n)>=1;st2(n)=0;elsest2(n)=1;endend;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波信號s1=cos(2*pi*f1*t);s2=cos(2*pi*f2*t);subplot(413)plot(s1);title('載波信號1');subplot(414),plot(s2);title('載波信號2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調制F1=st1.*s1;%加入載波1F2=st2.*s2;%加入載波2figure(2);subplot(311);plot(t,F1);title('s1*st1');subplot(312);plot(t,F2);title('s2*st2');e_fsk=F1+F2;subplot(313);plot(t,e_fsk);title('2FSK信號');3、仿真結果圖五、總結這次的課程設計給我很大的收獲，使我對Matlab、Simulink、SystemView操作系統(tǒng)的基本知識有了初步的認識，并在實踐中對所學習的基本知識和原理方法有了進一步的深化，和形象具體的理解。首先，我對Simulink和SystemView仿真系統(tǒng)進行了了解和學習，在短時間內對其操作有了較為熟練的掌握。通過認真老師給的SystemView系統(tǒng)的參考資料，在學會AM,DSB,FM,的調制與解調原理基礎上，我能夠較為順利的建立好仿真數(shù)字調制2FSK的模型圖。其次，能夠把調制解調的理論原理較好的在仿真系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，加以理解和運用，這樣更加深了我對課本所學只是的理解，更具形象和生動性，具體并容易理解。但是，操作過程中也出現(xiàn)了一些問題。主要是對一些參數(shù)的設置以及由此引起的波形失真。例如對載波頻率的設置，對濾波器參數(shù)的設置以及增益設置等等。參數(shù)的設置直接影響到波形是否失真的情況。開始的時候，由于對此過程理解的不夠好，波形有較明顯的失真，但是經(jīng)過修改，比較，反復多次，最后輸出較為理想的波形。最后，就是對課設的整理完善工作，以及按照課設報告的要求來編寫報告冊。此工作進行的比較順利，還起到了進一步疏理知識的作用，使需要掌握的知識更加的清晰有條理性。這次課程設計，我個人感覺有較大的收獲。一是學習態(tài)度認真性的體現(xiàn)，只有抱著認真嚴謹?shù)膽B(tài)度才能干好任何一件事。二是學期末的課程設計，對與本學期所學知識的整理，總結以及鞏固起到不可忽視的作用，更提高了我們的學習積極性。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種