ASK调制解调系统设计与仿真MATLAB课程设计(20201230042858)

1、ASK调制解调系统设计与仿真 MATLAB课程设计XX 学院电子信息系统仿真课程设计级电子通信工程专业班级题目2ASK 调制解调系统设计与仿真姓名学号指导教师二o年月日内容摘要数字信号有两种传输方式，分别是基带传输方式和调制传输方式，即带通，在实际应 用中，因基带信号含有大量低频分量不利于传送，所以必须经过载波和调制形成带通信号， 通过数字基带信号对载波某些参量进行控制，使之随机带信号的变化而变化，这这一过程 即为数字调制。数字调制为信号长距离高效传输提供保障，现已广泛应用于生活和生产中。另外根据控制载波参量方式的不同，数字调制主要有调幅(ASK，调频(FSK)，调相(PSK)三种基本形式。本

2、次课题针对于二进制的 2ASK进行讨论，应用 MATLAB巨阵实验室进行仿真，分析和修改，通过仿真系统生成一个人机交互界面，以利于仿真系统的操作。通 过对系统的仿真，更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素，以便于 比较，评论和改进。关键词调制； 2ASK； Matlab ；仿真；分析MATLAB 软件简介MATLAB是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析 以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB SIMULINK两大部分Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的

3、集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可 构造出复杂的系统。 Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效 率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理 的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。Simulink是MATLAB的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB勺框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件 包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink 可以用连续采样时间、离散

4、采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持 多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型， Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口 (GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了 的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。理论分析2.1二进制幅移键控(2ASK调制与解调原理2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。其信号 表达式为：，S(t) 为单极性数字基带信号。2.1.12ASK 幅移键控幅移键控(ASK相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进数码而 已。

5、幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来 传递的。由于调制信号只有 0或 1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接 通，它的实际意义是当调制的数字信号 1 时，传输载波；当调制的数字信号为 0 时，不 传输载波。图 2.1.1信号调制波形由图可以看出2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号 s(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号2.1.22ASK 信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。(1) 模拟调制法使用乘法器实现S(t)乘法器滤波器图 2.1.2(1)模拟调制流程图(2) 键控法使用开关电路实现1K0图 2.1.2(2)

6、键控法流程图因此，也称00K言号开关K的动作由S(t)决定，当2.1.32ASK 的解调方法2ASK 有两种基本解调方法：相干解调法(同步检测法)和非相干解调法(包络检波 法)。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与 载波相乘来实现。为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的 本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。(1) 相干解调抽样判决器带通滤波器相乘器低通滤波器输出图 2.1.3(1)相干解调流程图(2) 非相干解调抽样判决器低通滤波器带通滤波器全波整流器 abcd输出图 2.1.3(2)非相干解调流程图图 2.1.3(3)

7、2ASK 信号非相干解调过程的时间波形2.1.4 理论总结振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和初始相位保持不变。 在2ASK中:S2ASk=m(t)*cos(2*pi*f*t)其中 m(t) 为数字信号，后者为载波。 载波在二进制基带信号控制下通断变化，所以又叫通- 断键控( OOK)。(2)2ASK 的产生方法有两种：模拟调制和键控法而解调也有两中基本方式：非相干解调(包络检波)和相干解调(同步检测法)DS2ask=s(t)*cos(2*pi*f*t)=0.5*m(t)+0.5*m(t)*cos(2*wc*t)乘以相干载波后，只要滤去高频部分就可以了2.1.5 本次仿真使用相

8、干解调方式2ask 信号带通滤波器载波相乘低通滤波器抽样判决输出三、数字调制技术的MATLAB仿真实现Matlab 程序实现clc;clearall;closeall;% 信源a=randint(1,15,2); t=0:0.001:0.999; m=a(ceil(15*t+0.01); subplot(511) plot(t,m);axis(01.2-0.21.2 );title(信源 );% 载波f=150;carry=cos(2*pi*f*t); %2ASK 调制 st=m.*carry; subplot(512);plot(t,st)axis(01.2-1.21.2 )title(2A

9、SK信号 )% 加高斯噪声 nst=awgn(st,70);% 解调部分nst=nst.*carry;subplot(513)plot(t,nst)axis(01.2-0.21.2 );title( 乘以相干载波后的信号 )% 低通滤波器设计wp=2*pi*2*f*0.5;ws=2*pi*2*f*0.9;Rp=2;As=45;N,wc=buttord(wp,ws,Rp,As,s); B,A=butter(N,wc,s);% 低通滤波h=tf(B,A);% 转换为传输函数dst=lsim(h,nst,t);subplot(514)plot(t,dst)axis(01.2-0.21.2 );tit

10、le(经过低通滤波器后的信号 );% 判决器k=0.25; pdst=1*(dst0.25);subplot(515) plot(t,pdst) axis(01.2-0.21.2 );title( 经过抽样判决后的信号 ) % 频谱观察% 调制信号频谱 T=t(end);df=1/T;N=length(st); f=(-N/2:N/2-1)*df; sf=fftshift(abs(fft(st);figure(2) subplot(411) plot(f,sf) title( 调制信号频谱 )% 信源频谱 mf=fftshift(abs(fft(m);subplot(412)plot(f,mf

11、)title( 信源频谱 )%乘以相干载波后的频谱mmf=fftshift(abs(fft(nst);subplot(413)plot(f,mmf)title( 乘以相干载波后的频谱 )% 经过低通滤波后的频谱dmf=fftshift(abs(fft(dst);subplot(414)plot(f,dmf)title( 经过低通滤波后的频谱 );四、2ASK 的仿真结果与分析(1) 仿真结果图 4.1相干解调的时域仿真波形图 4.2相干解调的仿真波形(2)仿真结果分析由仿真结果可以看出 : 根据时域：2ASK信号的包络就是信源，乘以相干波以后信号频率变大，通过低通滤 波器后基本恢复信源的波形，

12、但是幅度上有毛刺是因为有噪声的存在，最后经过抽样与判 决有完全恢复出除了信源的波形。 根据频域 : 信源乘以载波后频谱发生了搬移并且移到了载频处，又乘以相干波以后 频谱搬移到了更高频率处，经过低通滤波器滤去高频后又恢复出了信源的频谱。由以上分析可知理论分析与仿真结果结果完全符合五、课程设计总结通过本次的课程设计受益匪浅，感触良多。首先是进一步加深了对于通信原理，信号 与系统， matlab 程序设计等课程的理解和认知，也形象地把书本上的知识联系到了实际的 应用和生产，随着比较及理解了 2ASK的各种性能及优缺点，提高了自己分析和解决问题 的能力，拓宽了自己的思路，掌握了各种全面以及辩证的看待问题的眼光，也逐步认识到 自己的不足并加以克服和改正，从而得出正确结论。更以后的课题研究奠定了坚实的基础。参考文献【1】通信原理 （第 6 版）. 樊昌信.国防工业出版社 【2】数字通信原理 .黎洪松. 西安电子系科技大学出版社【3】MATLAB程序设计教程.刘卫国.中国水利水电出版社【 4