基于鎖相環(huán)的FSK與PSK調(diào)制解調(diào)

./摘要鎖相環(huán)技術是一種通信領域十分重要的技術。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平臺的著名仿真環(huán)境,它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀。本文利用鎖相環(huán)的優(yōu)良特性,對基于鎖相環(huán)的FSK與PSK調(diào)制解調(diào)電路使用Simulink進行了模擬仿真。文中主要是以Simulink為基礎平臺,目的是對基于鎖相環(huán)的FSK和PSK調(diào)制解調(diào)原理的更加深化的理解,并對FSK調(diào)制信號進行了兩種方式的調(diào)制與解調(diào)電路設計,其中解調(diào)電路分別應用了相干解調(diào)和基于鎖相環(huán)的解調(diào)的解調(diào)方式,并對兩種解調(diào)方式進行了比較,加深對數(shù)字移頻鍵控的調(diào)制與解調(diào)方式的理解；更加深入的學習了鎖相環(huán)的原理,并對鎖相環(huán)的應用。關鍵詞：FSK；PSK；調(diào)制；解調(diào)；鎖相環(huán)；SimulinkAbstaractThephase-lockedlooptechnologyisaveryimportanttechnologyofcommunicationfield.InMathworksIntroducesSimulinkisaMatlab-basedsimulationplatformforthewell-knownenvironment,itsetupthemodelingandsimulationbuildingblockapproachissimpleandintuitive.Inthispaper,thefinecharacteristicsofPLL,PLL-basedFSKandPSKmodulationanddemodulationcircuitshavebeensimulatedusingtheSimulinksimulation.ThispaperisbasedonSimulink-basedplatformforthepurposeofthePLL-basedFSKandPSKmodulationanddemodulationprincipleofdeepeningtheunderstandingoftheFSKmodulationsignaltothetwomethodsofmodulationanddemodulationcircuitdesign,onesolutionApplicationofcircuittransfer,respectively,coherentdemodulationandphase-lockedloopbasedonthedemodulationofthedemodulationmethod.emodulationofthetwomethodsofcomparison,thebetterunderstandingofthedigitalfrequencyshiftkeyingmodulationanddemodulationoftheunderstandingoftheway;morein-depthstudyoftheprincipleofphase-lockedloopandphase-lockedloopapplications.keywords：FSK；PSK；modulate；modulation；PLL；Simulink.目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論11.1引言11.2Simulink簡介22基于鎖相環(huán)的FSK與PSK調(diào)制解調(diào)原理42.1鎖相環(huán)基本原理4鎖相環(huán)的基本組成42.1.2鎖相環(huán)的工作原理42.2FSK與PSK調(diào)制解調(diào)原理62.2.12FSK調(diào)制解調(diào)基本原理72.2.2基于鎖相環(huán)的調(diào)頻調(diào)制原理102.2.3PSK調(diào)制解調(diào)原理113調(diào)制與解調(diào)電路仿真143.1FSK調(diào)制與解調(diào)電路的設計與仿真143.1.1FSK調(diào)制電路的設計與仿真14基于鎖相環(huán)解調(diào)的設計與仿真163.1.32FSK相干解調(diào)的仿真183.22PSK調(diào)制與解調(diào)電路仿真223.2.12PSK調(diào)制仿真電路223.2.22PSK解調(diào)仿真245總結26致27參考文獻：28..1緒論1.1引言PLL是一種閉環(huán)的自動跟蹤負反饋系統(tǒng)。20世紀50年代后期隨著空間技術的發(fā)展,鎖相環(huán)用于對宇宙飛行目標的跟蹤、遙測和遙控。60年代初隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展,鎖相環(huán)應用愈廣,例如為相干解調(diào)提取參考同步、建立位同步等。具有門限擴展能力的調(diào)頻信號鎖相鑒頻器也是在60年代初發(fā)展起來的。在電子儀器方面,鎖相環(huán)在頻率合成器和相位計等儀器中起了重要作用。鎖相環(huán)路所以能得到如此廣泛的應用,是由于其獨特的優(yōu)良性能所決定的。它具有載波跟蹤特性,作為一個窄帶跟蹤濾波器,可提取淹沒在噪聲中的信號；用高穩(wěn)定的參考振蕩器鎖定,可提供頻率高穩(wěn)定的頻率源：可進行高精度的香味與頻率測量等等。它具有調(diào)制跟蹤特性,可制成高性能的調(diào)制器和解調(diào)器。它具有低門限特性,可大大改善模擬信號和數(shù)字信號的解調(diào)質(zhì)量。數(shù)字通信與模擬通信比較,無論是傳輸質(zhì)量上還是技術、經(jīng)濟上都有其顯著的優(yōu)點：抗干擾能力強、傳輸質(zhì)量與通信線路長短無關、有高的技術指標<即可提高傳輸?shù)目煽啃?gt;、經(jīng)濟性<數(shù)字設備體積小、功耗低、價格低廉>、便于加密處理。因此數(shù)字通信是現(xiàn)代通信發(fā)展的趨勢,并在通信系統(tǒng)中的支配地位日益增強。而在數(shù)字通信的技術中,數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術占有非常重要的地位,起著關鍵性的作用。數(shù)據(jù)信號的傳輸主要是利用現(xiàn)有通信網(wǎng)來進行的。而幾乎所有的現(xiàn)有通信網(wǎng),對于基帶數(shù)字信號不能直接進入。實際通信中絕大多數(shù)的信道都不能直接傳送基帶信號,必須用基帶信號對載波波形的某些參量進行控制,使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化,即所謂調(diào)制。從原理上來說,受調(diào)載波的波形可以是任意的,只要調(diào)制信號適合信道傳輸就可以了。但實際上,在大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)中,都選擇正弦信號作為載波。這是因為正弦信號形式簡單,便于產(chǎn)生及接收。數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式,并可以派生出多種其他形式。數(shù)字調(diào)制是用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信息,在接收端也只要對載波信號的離散調(diào)制參量進行檢測。因此,數(shù)字調(diào)制信號也稱為鍵控信號。在二進制時分別為振幅鍵控<ASK>、移頻鍵控<FSK>和移相鍵控<PSK>。根據(jù)已調(diào)信號的頻譜結構特點的不同,數(shù)字調(diào)制也可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。在線性調(diào)制中,已調(diào)信號的頻譜結構與基帶信號的頻譜結構相同,只不過頻率位置搬移了;在非線性調(diào)制中,已調(diào)信號的頻譜結構與基帶信號的頻譜結構不同,不是簡單的頻譜搬移,而是有其他新的頻率成分出現(xiàn)。振幅鍵控屬于線性調(diào)制,而頻移鍵控和相移鍵控屬于非線性調(diào)制。在接收機中,為了實現(xiàn)解調(diào)一般有兩種選擇：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)是由接收信號于本地參考信號的相互關系完成的,然后按照預選的門限作出判決的。非相干解調(diào)不要求由載波相位的知識,與相干解調(diào)比較,減小了接收機的復雜性,但都是以低劣的誤碼性能為代價的。對于不同的調(diào)制方式,還有其不同的獨特的解調(diào)方法。在本實驗中主要利用的鎖相環(huán)的特性,仿真實現(xiàn)了基于鎖相環(huán)的數(shù)字信號移頻鍵控和移相鍵控的調(diào)制與解調(diào)。1.2Simulink簡介美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實驗室"MatrixLaboratory"〔縮寫為Matlab這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學校的老師和學生更好的授課和學習。從Matlab誕生開始,由于其高度的集成性及應用的方便性,在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便,能非?？斓膶崿F(xiàn)科研人員的設想,極大的節(jié)約了科研人員的時間,受到了大多數(shù)科研人員的支持,經(jīng)過一代代人的努力,目前已發(fā)展到了7.X版本。Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言,具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單,擴充方便,尤其是世界上有成千上萬的不同領域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能,使其成為了巨大的知識寶庫?？梢院敛豢涞恼f,哪怕是你真正理解了一個工具箱,那么就是理解了一門非常重要的科學知識?？蒲泄ぷ髡咄ǔ？梢酝ㄟ^Matlab來學習某個領域的科學知識,這就是Matlab真正在全世界推廣開來的原因。目前的Matlab版本已經(jīng)可以方便的設計漂亮的界面,它可以像VB等語言一樣設計漂亮的用戶接口,同時因為有最豐富的函數(shù)庫〔工具箱,所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單,進一步受到了科研工作者的歡迎。另外,Matlab和其他高級語言也具有良好的接口,可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程,進一步拓寬了Matlab的應用潛力?？梢哉f,Matlab已經(jīng)也很有必要成為大學生的必修課之一,掌握這門工具對學習各門學科有非常重要的推進作用。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具,也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應用最廣泛的工具之一。確切的說,Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包,它支持線性和非線性系統(tǒng),連續(xù)、離散時間模型,或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng),而且系統(tǒng)可以是多進程的。Simulink工作環(huán)境進過幾年的發(fā)展,已經(jīng)成為學術和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中,它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口,采用這種結構畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便,故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模,并可直接進行系統(tǒng)的仿真,快速的得到仿真結果。它的主要特點在于：1、建模方便、快捷；2、易于進行模型分析；3、優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比,具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink模塊庫〔或函數(shù)庫包含有Sinks〔輸出方式、Sources〔輸入源、Linear〔線性環(huán)節(jié)、Nonlinear〔非線性環(huán)節(jié)、Connection〔連接與接口和Extra〔其他環(huán)節(jié)等具有不同功能或函數(shù)運算的Simulink庫模塊〔或庫函數(shù),而且每個子模型庫中包含有相應的功能模塊,用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結構,因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型,然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊,來查看其下一級的容,以此類推,從而可以看到整個模型的細節(jié),幫助用戶理解模型的結構和各模塊之間的相互關系。在定義完一個模型后,用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便,而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊,可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結果,若改變模塊的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應的結果,這適用于因果關系的問題研究。仿真的結果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。2基于鎖相環(huán)的FSK與PSK調(diào)制解調(diào)原理2.1鎖相環(huán)基本原理鎖相環(huán)的基本組成許多電子設備要正常工作,通常需要外部的輸入信號與部的振蕩信號同步,利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路,簡稱鎖相環(huán)〔PLL。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤,所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中,當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時,輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值,即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住,這就是鎖相環(huán)名稱的由來。鎖相環(huán)通常由鑒相器〔PD、環(huán)路濾波器〔LF和壓控振蕩器〔VCO三部分組成,鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖2.1所示。PDPDVCOLF圖2.1鎖相環(huán)基本組成圖2.1鎖相環(huán)基本組成鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器,它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差,并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD〔t電壓信號輸出,該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC〔t,對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。鎖相環(huán)的工作原理鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成,利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖2.2所示Ui〔tUi〔tUo〔tUd〔t圖2.2圖2.2鑒相器的工作原理是：設外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：〔〔式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率,稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：〔用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉,剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC〔t。即uC〔t為：〔式中的ωi為輸入信號的瞬時振蕩角頻率,θi〔t和θO〔t分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相,根據(jù)相量的關系可得瞬時頻率和瞬時位相的關系為：即〔則,瞬時相位差θd為〔對兩邊求微分,可得頻差的關系式為〔圖2.3圖2.3上式等于零,說明鎖相環(huán)進入相位鎖定的狀態(tài),此時輸出和輸入信號的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài),uc〔t為恒定值。當上式不等于零時,說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定,輸入信號和輸出信號的頻率不等,uc〔t隨時間而變化因壓控振蕩器的壓控特性如圖2.3所示,該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心,隨輸入信號電壓uc〔t的變化而變化。該特性的表達式為〔上式說明當uc〔t隨時間而變時,壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變,鎖相環(huán)進入"頻率牽引",自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率,使鎖相環(huán)進入鎖定的狀態(tài),并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。2.2FSK與PSK調(diào)制解調(diào)原理FSK〔Frequency-shiftkeying：頻移鍵控。就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點是:實現(xiàn)起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應用。2FSK是利用兩個不同的頻率F1和F2的振蕩源來表示信號1和0。2.2.12FSK調(diào)制解調(diào)基本原理在二進制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化,則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號<2FSK信號>.二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖2.4所示,圖中波形g可分解為波形e和波形f,即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加.若二進制基帶信號的1符號對應于載波頻率f1,0符號對應于載波頻率f2,則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為

〔〔〔

圖2.4二進制移頻鍵控信號的時間波形由圖2.4可看出,bn是an的反碼,即若an=1,則bn=0,若an=0,則bn=1,于是bn=,θn和分別代表第n個信元的初始相位.在二進制移頻鍵控信號中,和θn不攜帶信息,通?？闪詈挺萵為零.因此,二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為

〔二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生,可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn),也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn).圖2.5是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖,圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制,在一個碼元Ts期間輸出f1或f2兩個載波之一.二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多,有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法.采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖2.6所示.其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號,分別進行解調(diào),通過對上下兩路的抽樣圖2.4fsk調(diào)制波形圖圖2.4fsk調(diào)制波形圖

值進行比較最終判決出輸出信號.非相干解調(diào)過程的時間波形如圖2.7所示.圖2.5數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖

圖2.6二進制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖<a>非相干解調(diào);<b>相干解調(diào)

圖2.72FSK非相干解調(diào)過程的時間波形過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如圖2.8所示.其基本原理是,二進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而異,通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化.在圖2.8中,輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波,經(jīng)微分,整流,波形圖2.8過零檢測法原理圖和各點時間波形整形,形成與頻率變化相關的矩形脈沖波,經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波,便恢復出與原數(shù)字信號對應的基帶數(shù)字信號.2.2.2基于鎖相環(huán)的調(diào)頻調(diào)制原理LFLF調(diào)制信號Uf<t>FM信號PDVCO晶振圖2.9FM調(diào)制原理圖根據(jù)環(huán)路的相位模型,可以導出在調(diào)制信號Uf<t>作用下,環(huán)路的輸出相位〔以下均用它的拉普拉斯變換表示：﹒=He〔s﹒〔1/s﹒K0﹒UF<s>VCO輸出頻率相對于自由振蕩頻率ω0的頻偏即為sθ2<s>。有以上式得sθ2<s>=He〔s﹒K0﹒UF<s>〔由于K0是常數(shù),He〔s具有高通特性,可見只要在He〔s的帶通之,輸出頻偏與調(diào)制信號的幅度成正比,這樣就產(chǎn)生了FM信號。有以上說明可知,完成FM依賴于鎖相環(huán)路的誤差傳遞函數(shù)He〔s,必須使調(diào)制頻率Ω在頻率特性He〔jΩ的通帶之才行。因為He〔jΩ具有高通特性,所以圖2.9的方案在調(diào)制頻率Ω很低,進入He〔jΩ的阻帶之后,調(diào)制頻偏是很小的。調(diào)制跟蹤的鎖相環(huán)路本身就是一個FM解調(diào)器,從壓控振蕩器輸入端得到解調(diào)輸出。發(fā)射機部分用PLL集成電路構成,VCO作為FM調(diào)制器,PD用一個相乘器,這里用作緩沖發(fā)大,只要在另一端加一固定偏置電壓即可。接收機是一通用的線性PLL電路。利用PLL良好的調(diào)制跟蹤特性,使PLL跟蹤輸入FM信號的瞬時相位的變化,從而從VCO控制端獲得解調(diào)輸出。PSK調(diào)制解調(diào)原理PSK分為二進制移頻鍵控〔2FSK和多進制移頻鍵控〔MPSK。本實驗主要介紹2PSK的調(diào)制與解調(diào)。在二進制數(shù)字調(diào)制中,當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進制移相鍵控<2PSK>信號.通常用已調(diào)信號載波的0°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0.二進制移相鍵控信號的時域表達式為

e2PSK<t>=g<t-nTs>]cosωct

其中,an與2ASK和2FSK時的不同,在2PSK調(diào)制中,an應選擇雙極性,即

〔〔若g<t>是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時,則有

e2PSK<t>=cosωct,發(fā)送概率為P

e2PSK<t>=-cosωct,發(fā)送概率為1-P

由式<>可看出,當發(fā)送二進制符號1時,已調(diào)信號e2PSK<t>取0°相位,發(fā)送二進制符號0時,e2PSK<t>取180°相位.若用φn表示第n個符號的絕對相位,則有：

φn=0°,發(fā)送1符號

φn=180°,發(fā)送0符號

這種以載波的不同相位直接表示相應二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為二進制絕對移相方式.二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖2.10所示.圖2.10二進制移相鍵控信號的時間波形二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖2.11所示.其中圖<a>是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號,圖<b>是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號.

2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào),解調(diào)器原理圖如圖2.12所示.在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波。2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖2.13所示.當恢復的相干載波產(chǎn)生180°倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯.圖2.112PSK信號的調(diào)制原理圖

圖2.122PSK信號的解調(diào)原理圖

圖2.132PSK信號相干解調(diào)各點時間波形

這種現(xiàn)象通常稱為"倒π"。由于在2PSK信號載波恢復過程中存在著180°的相位模糊,所以2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機的"倒π"現(xiàn)象,從而使得2PSK方式在實際中很少采用。在本次試驗中2PSK調(diào)制解調(diào)中所用載波均使用PLL提供,PLL可產(chǎn)生高穩(wěn)定的載波并能不斷調(diào)整載波的相位,從而提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3調(diào)制與解調(diào)電路仿真3.1FSK調(diào)制與解調(diào)電路的設計與仿真FSK調(diào)制電路的設計與仿真FSK調(diào)制simulink仿真框圖實驗使用鎖相環(huán)調(diào)制方式信號直接加到VCO端,根據(jù)VCO的特性即可隨信號產(chǎn)生2FSK信號如圖3.1圖3.12FSK信號鎖相環(huán)調(diào)制模型圖3.12FSK信號鎖相環(huán)調(diào)制模型其中乘法器、低通濾波器和VCO構成一個PLL環(huán)路,Pulsegenerator是信號源。參數(shù)設置如下：本來信號源s<t>序列是用隨機的0、1信號產(chǎn)生,在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的PulseGenerator信號模塊,其參數(shù)設置如下：圖3.2信號源Pulsegenerator參數(shù)設置圖3.2信號源Pulsegenerator參數(shù)設置其中幅度為1、f1=2Hz、占空比為1/2圖3.3VCO參數(shù)設置圖3.3VCO參數(shù)設置系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖,以上參數(shù)的設置后就可以進行系統(tǒng)的仿真,其各點的時間波形如下：圖3.4FSK調(diào)制圖3.4FSK調(diào)制由上圖可以看出經(jīng)過VCO調(diào)制,2FSK信號有明顯的頻率上的差別。基于鎖相環(huán)解調(diào)的設計與仿真2FSK信號的解調(diào)方法很多,有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法,實驗中分別進行了相干解調(diào)和基于鎖相環(huán)的解調(diào)方式。下面采用鎖相環(huán)解調(diào)方法對2FSK信號進行解調(diào)?！?設計2FSK解調(diào)的SIMULINK模型方框圖：其中FromFile是一個封裝模塊,就是2FSK信號的調(diào)制模塊對應于調(diào)制模塊的ToFile模塊,仿真框圖如下：圖3.52FSK解調(diào)電路圖3.52FSK解調(diào)電路〔2參數(shù)設置在解調(diào)過程中,適當?shù)脑O計鎖相環(huán)的參數(shù)對信號進行解調(diào),Sign是取樣模塊,BipolartoUnipolarconverter是極性轉(zhuǎn)換模塊,參數(shù)設置如圖：圖3.6環(huán)路濾波器參數(shù)設置圖3.6環(huán)路濾波器參數(shù)設置圖3.7VCO參數(shù)設置圖3.7VCO參數(shù)設置〔2系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖：圖3.82FSK解調(diào)輸出波形圖3.82FSK解調(diào)輸出波形2FSK相干解調(diào)的仿真相干解調(diào)的仿真在進行相干解調(diào)時為了實現(xiàn)簡單,要對調(diào)制電路做適當?shù)男薷?把VCO的中心頻率改為100HZ,Inputsensivitity改為100HZ,其中sinwave2和sinwave3是兩個頻率分別為100HZ和200HZ的相干載波載波,為了便于觀察把信號源改為1/3的矩形波參數(shù)解調(diào)系統(tǒng)仿真框圖如下：圖3.92FSK相干解調(diào)仿真框圖圖3.92FSK相干解調(diào)仿真框圖系統(tǒng)各個模塊的參數(shù)設置圖3.10信號源參數(shù)設置圖3.10信號源參數(shù)設置圖3.11上路帶通濾波器參數(shù)設計圖3.11上路帶通濾波器參數(shù)設計圖3.12下路帶通濾波器參數(shù)設計圖3.12下路帶通濾波器參數(shù)設計兩路低通濾波器的設計參數(shù)如下：圖3.13低通濾波器設計參數(shù)圖3.13低通濾波器設計參數(shù)圖3.14低通濾波器參數(shù)設計圖3.14低通濾波器參數(shù)設計〔3系統(tǒng)各點波形如下：圖3.152FSK相干解調(diào)各點波形圖3.152FSK相干解調(diào)各點波形3.22PSK調(diào)制與解調(diào)電路仿真2PSK調(diào)制仿真電路〔1PSK調(diào)制電路仿真框圖在二進制數(shù)字調(diào)制中,當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進制移相鍵控<2PSK>信號.在此用已調(diào)信號載波的0°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0.本次實驗載波由鎖相環(huán)提供,其方框圖如下：圖3.16PSK調(diào)制框圖圖3.16PSK調(diào)制框圖參數(shù)設置如下：圖3.17VCO參數(shù)設置圖3.17VCO參數(shù)設置圖3.18信號源參數(shù)設置圖3.18信號源參數(shù)設置信號源采用雙極性方波信號幅度為1,頻率為0.5HZ系統(tǒng)各點波形如圖：圖3.192PSK調(diào)制波形圖3.192PSK調(diào)制波形2PSK解調(diào)仿真〔12PSK解調(diào)仿真框圖圖3.20PSK解調(diào)框圖圖3.20PSK解調(diào)框圖參數(shù)設置：為了便于參數(shù)設置及可客觀性,參數(shù)設置如下：圖3.21低通濾波器參數(shù)設置圖3.21低通濾波器參數(shù)設置圖3.22VCO參數(shù)設置圖3.22VCO參數(shù)設置系統(tǒng)各點波形如圖3.232PSK解調(diào)各點波形圖3.232PSK解調(diào)各點波形5總結以上就是本次實驗的主要容。通過本次畢業(yè)設計的完成,更加深入的了解了鎖相環(huán)的基本原理及其應用,對基于鎖相環(huán)的數(shù)字信號的simulink建模仿真,使我數(shù)字鍵控的概念又有了更深的了解,而且也熟悉了simulink軟件的操作。。在實驗的設計過程中,發(fā)現(xiàn)了很多自身的不足,同時也有很多深刻的感受與啟發(fā)。首先,實驗驗證理論最好的手段之一,在實驗過程中,不斷發(fā)現(xiàn)實驗得到的數(shù)據(jù)與結論與理論有一定的出入,然后根據(jù)理論不斷改變實驗中的某些設置,不斷地去調(diào)試實驗中的各個元件,從中做出一個更接近理論的實驗,這樣可以讓自身對一些理論知識的記憶更加深刻,加強了對理論基礎知識的鞏