数字调频信号的频谱分析及解调的实现

1、12数字调频信号的频谱分析及解调的实现目前由于通信环境得到了很大的改善,调制解调技术需要增强适应通信线路能力,所以调制信号也需要适合各种常见的通信环境和通信线路传输。2FSK调制技术是数字通信领域中调制解调方面的关键技术之一,至今在很多领域,譬如广播、导航、通信网等方面有广泛的运用。本课题主要研究数字调频信号2FSK的原理性质和实现方法。使用一种数字信号发生电路充当发送数据。所设计的接收电路能够对发送的信号解调，并能够比较发送和解调后的数据。FSK方法简单易于实现，并且解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能较强。缺点是占用频带较宽，频带利用不够经济。MATLAB 可以用来进行

2、通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。阐述了计算机仿真的发展概况，及其重要意义，着重介绍了MATLAB的基础知识和基本操作。经结果分析表明，仿真结果与理论基本一致。关键词 FSK MATLAB 仿真 调制解调目 录1课程设计的目的42课程设计的要求43. 2FSK信号相关解调的原理图44.课程设计实现步骤45.程序开始56.输出波形87.分析结果118.参考文献12 数字调频信号的频谱分析及解调的实现1. 课程设计目的综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深所学知识的理解。2. 课程设计基本要求(1

3、) 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。(2) 掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。(3) 掌握功率谱的计算。(4) 掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。(5) 学会用MATLAB对信号进行分析和处理。3. 2FSK信号相关解调的原理图带通滤波器带通滤波器相乘器相乘器低通滤波器低通滤波器抽样判决器Cos1tCos2t12抽样脉冲输出输入4. 课程设计实现步骤（1）数字调频信号的产生 产生2FSK信号，e（t）=S(T)cosC1t+(T)cosC2t；其中S(T)= n*g(t-nTs)为基带信号，测试信号：an=11010010。（2）画出基带

4、信号S（t）和数字信号e(t)的时域波形和功率谱波形（3）确定采样频率fs和两个载波频率的值f1，f2。（4）在2FSK的解调过程中，如上图原理图，信号首先通过带通滤波器，设置带通滤波器的参数，后用一维数字滤波函数filter对信号e(t)的数据进行滤波处理。输出经过带通滤波器后的信号波形。由于已调信号中有两个不同的载波（1, 2）,则经过两个不同频率的带通滤波器后输出两个不同的信号波形H1,H2。（5）经过带通滤波器后的2FSK信号再经过相乘器（cos1，cos2），两序列相乘的MATLAB表达式y=x1.*x2 SW=Hn.*Hn ，输出得到相乘后的两个不同的2FSK波形h1,h2。（6）

5、经过相乘器输出的波形再通过低通滤波器，设置低通滤波器的参数，用一维数字滤波韩式filter对信号的数据进行新的一轮的滤波处理。输出经过低通滤波器后的两个波形（sw1,sw2）。（7）将信号sw1和sw2同时经过抽样判决器，分别输出st1,st2。其抽样判决器输出的波形为最后的输出波形st。对抽样判决器经定义一个时间变量长度i，当st1(i)>=st2(i)时，则st=0，否则st=st2(i).其中st=st1+st2。5. 程序开始：fs=2000; %采样频率dt=1/fs;f1=20;f2=120; %两个信号的频率a=round(rand(1,10); %随机信号g1=ag2=a

6、; %信号反转，和g1反向g11=(ones(1,2000)'*g1; %抽样g1a=g11(:)'g21=(ones(1,2000)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:10-dt;t1=length(t);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);fsk=fsk1+fsk2; %产生的信号window=hanning(256); %汉宁窗nfft=256; fs=1000;STT,f=psd(fsk,nfft,fs,window); %st功率谱plot(f,10*log10(STT);x

7、label('频率/Hz');ylabel('功率谱/dB');title('周期图 N=256');grid on;no=0.01*randn(1,t1); %噪声sn=fsk+no;subplot(311);plot(t,no); %噪声波形title('噪声波形')ylabel('幅度')subplot(312);plot(t,fsk);title('产生的波形')ylabel('幅度')subplot(313);plot(t,sn);title('将要通过滤波器的波形

8、')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')figure(2) %FSK解调 b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800); %设置带通参数H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); %经过带通滤波器后的信号subplot(211);plot(t,H1);title('经过带通滤波器f1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,H2);title('经过带通滤波器f2后的波

9、形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;sw2=H2.*H2; %经过相乘器figure(3)subplot(211);plot(t,sw1);title('经过相乘器h1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);title('经过相乘器h2后的波形')ylabel('·幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,2/800 10/800); %经过低通滤波器figure(4)s

10、t1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('经过低通滤波器sw1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,st2);title('经过低通滤波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')%判决for i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=0; else st(i)=st2(i); endendfigure(5)st=

11、st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title('经过抽样判决器后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sn);title('原始的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')程序完；6、输出波形Figure 1Figure 2Figure 3 Figure 4Figure 57、分析结果2FSK信号的解调原理是通过带通滤波器将2FSK信号分解为上下两路2FSK信号后分别解调，然后进行抽样判决输出信号。本实验对信号2FSK采用相干解调进行解调

12、。对于2FSK系统的抗噪声性能，本实验采用同步检测法。设“1”符号对应载波频率f1，“0”符号对应载波频率f2。在原理图中采用两个带通滤波器来区分中心频率分别为f1和f2的信号。中心频率为f1的带通滤波器之允许中心频率为f1的信号频谱成分通过，滤除中心频率为f2的信号频谱成分，反之。接收端上下支路两个带通滤波器的输出波形中H1,H2。在H1,H2波形中在分别含有噪声n1,n2，其分别为高斯白噪声ni经过上下两个带通滤波器的输出噪声窄带高斯噪声，其均值同为0，方差同为(n)2,只是中心频率不同而已。其抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规制应与调制规制相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的抽样较大，应判为“1”，反之则判为“0”。在（0，Ts）时间内发送“1”符号（对应1），则上下支路两个带通滤波器输出波形H1,H2。H1,H2分别经过相干解调（相乘低通）后，送入抽样判决器进行判决。比较的两路输入波形分别为上支路st1=a+n1,下支路st2=n2，其中a为信号成分；n1和n2均为低通型高斯噪