通信原理课程设计说明书课件

1、唐山学院课程设计唐山学院课程设计11 引言 通信原理是通信工程、信息工程、网络工程、信息对抗等电子信息类专业的一门重要理论课程。它是一般专业基础课与专业课之间的桥梁，承担着从一般基础理论到实践应用、从独立电路功能到系统的重要过渡。现代通信技术的发展日新月异，学习通信专业知识的学生和科技人员不但需要掌握扎实的基础理论，而且需要学习与了解更多的现代通信技术理论，并将理论与实践相结合。通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。通信系统的关键环节是信号的调制与解调，这就用到了调制技术，调制可分为模拟调制和

2、数字调制，模拟调制。模拟调制常用的方法有 AM 调制、DSB 调制、SSB 调制；数字调制常用的方法有 2ASK、2FSK、2PSK 调制等。经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。随着通信日新月异的发展，通信系统也日趋复杂。因此，在通信系统的研发过程中，通信系统的软件仿真已必不可少。美国 Elanix 公司推出的基于 PC 机Windows 平台的 SystemView 动态系统仿真软件，是一个比较流行的仿真软

3、件。SystemView 主要用于电路与通信系统的设计、仿真、能满足从信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等要求。SystemView 借助大家熟悉的 Windows 窗口环境，以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。SystemView 仿真系统的主要特点有：能仿真大量的应用系统；能快速方便地进行动态系统设计与仿真；在本文中可以方便地加入 SystemView 的结果；完备的滤波和线性设计；先进的信号分析和数据处理；完善的自我诊断功能等。SystemView 由两个窗口组成，分别是系统设计窗口和分析窗口。系统设计窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图符库和设计工作

4、区。所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计窗口内完成。分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、流动条、活动图形窗口和提示信息栏。提示信息栏显示分析窗口的状态信息、坐标信息和指示分析的进度；活动图形窗口显示输出的各种图形，如波形等。分析窗口是用户观察 SystemView 数据输出的基本工具，在窗口界面中，有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的用途等功能。在分析窗口最为重要的是接收计算器，利用这个工具我们可以获得输出的各种数据和频域参数，并对其进行分析、处理、比较，或进一步的组合运算，如信号的频谱图就可以很方便的唐山学院课程设计唐山学院课程设计2在此窗口观察到。2 SystemView 仿真软件

5、的介绍SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，是由美国 ELANIX 公司推出的基于 PC 的系统设计和仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的开发设计数字信号处理（DSP）系统，通信系统，控制系统以及构造通用数字系统模型的可视化软件环境。使用 SystemView,我们不用关心项目的设计思想和过程，而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。我们只用鼠标点击器图标即可完成系统的建模、设计和测试，而不用学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。2.1 SystemView 的基本特点1.能仿真大量的应用系统能在 DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、

6、混合和多速率系统。具有大量的可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP 和射频/模拟功能模块。特别适合于无线电话、无绳电话、调制解调器以及卫星通信系统等的设计；课进行各种系统是与/频域分析和谱分析；对射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。2.快速方便的动态系统设计与仿真SystemView 图标库包括几百种信号源、接收端、操作符合功能块，提供从DSP、通信、信号处理、自动控制、直到构造通用数学模型等应用。信号源和接收端图标允许在 SystemView 内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。3.在报告中方便地加入 SystemView 的结论System

7、View 通过 Notes(注释)很容易在屏幕上描述系统；生成的 SystemView系统饿输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令插入微软 word 等文字处理器。4.提供基于组织结构图方式的设计通过利用 SystemView 中的图符和 MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，SystemView 能很容易地建立复杂的系统。5.多速率系统和并行系统 SystemView 允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化 FIR 滤波器的执行。这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的痛 ixnxitongd 而设计于仿真，有利唐山学院课程设计唐山学院课程设计3于提供整个系统的仿真

8、速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可以降低对计算机硬件配置的要求。6.完备的滤波器和线性系统设计SystemView 包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，还包含大量的 FIR/IIR 滤波类型和 FFT 类型，并提供易于用 DSP 实现滤波器或线性系统的参数。7.先进的信号分析和数据块处理SystemView 提供的分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一个能岁仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器。SystemView 还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。内部数据的图形放大、缩小、滚动、谱

9、分析、标尺以及滤波等，全部都是通过敲击鼠标器实现的。8.可扩展性SystemView 允许用户插入自己用 C/C+编写的用户代码库，插入的用户库自动集成到 SystemView 中，如同系统内建的库一样使用。9.完善的自我诊断功能SystemView 能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图符。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。总之，SystemView 的设计者希望它成为一种强大有力的基于个人计算机的动态的通信系统仿真工具，以实现在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真。2.2 SystemView 系统视窗2.2.1 主菜单功能进入 Syste

10、mView 后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，如图 2-1 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计4图 2-1 SystemView 的系统视窗2.2.2 快捷功能按钮在主菜单栏下，SystemView 为用户提供了 16 个常用快捷功能按钮，按钮功能如图 2-2 所示： 清除系统 删图符块 切断连线 布放连线 复制图符 便笺注释 终止运行 系统运行 系统定时 分析窗口 进亚系统 建亚系统 根轨迹 波特图 重画图形 图符翻转 2.2.3 图符库选择按钮系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代

11、表某一数学模型的图形标志（图符块） ，图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在图符库选择区排列着 8 个图符选择按钮，如图 2-3 所示： 信源库 亚器件库 加法器 输入/输出 操作库 函数库 乘法器 信宿库 在上述 8 个按钮中，除双击“加法器”和“乘法器”图符按钮可直接使用外，双击其它按钮后会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上边的主库开关按钮 main ，将

12、出现选择库开关按钮 Option 下的用户库（User） 、通信库（Comm） 、DSP 库（DSP） 、逻辑库（Logic） 、射频模拟库图 2-2 快捷功能按钮图 2-3 图符库选择按钮唐山学院课程设计唐山学院课程设计5（RF/Analog）和数学库（Matlab）选择按钮，可分别双击选择调用。2.3 系统定时当在系统窗下完成设计输入操作后，首先单击“系统定时”快捷功能按钮，此时将出现系统定时设置（System Time Specification）对话框，如图 2-4 所示。用户需要设置几个参数框内的参数，如图 2-4 所示：2.3.1 起始时间和终止时间SystemView 基本上对仿

13、真运行时间没有限制，只是要求起始时间要小于终止时间。一般起始时间设为 0，单位是秒(s)。终止时间设置应考虑到便于观察波形。2.3.2 采样间隔和采样数目采样间隔和采样数目是相关的参数，它们之间的关系为： 采样数目（终止时间起始时间）（采样率）1 2.3.3 频率分辨率当利用 SystemView 进行 FFT 分析时，需根据时间序列得到频率分辨率，系统将根据下列关系式计算频率分辨率：频率分辨率采样率采样数目图 2-4 系统定时设置对话框唐山学院课程设计唐山学院课程设计6tmtsmtccos乘法器th图 3-1 线性调制系统的一般模型3 模拟调制系统的设计与分析模拟调制系统可分为线性调制和非线

14、性调制，本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制系统中，常用的方法有 AM 调制，DSB 调制，SSB 调制。线性调制的一般原理：载波：)cos()(0tAtsc调制信号：)cos()()(0ttAmtscm式中基带信号。tm线性调制器的一般模型如图 3-1 所示： 在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应，便可以得到各种线性调制th信号。线性解调器的一般模型如图 3-2 所示：图 3-2 线性解调系统的一般模型其中已调信号，信道加性高斯白噪声tsmtn3.1 三种幅度调制系统的比较假设所有系统在接收机输入端具有相等的输入信号功率，且加性噪声都tsi是均值为 0、双边功率谱密度为的高

15、斯白噪声，基带信号的带宽均为。2/0ntmmf tmtsm tn解调器带通滤波器加法器唐山学院课程设计唐山学院课程设计7假设为正弦波信号。tm1.抗噪声性能由以上各调制波形及解调波形可以看出，DSB 调制系统抗噪声性能最好。最差的是 AM 调制系统。2.频带利用率SSB 的带宽最窄，和基带信号的带宽一致，即其频带利用率最高，而 AM 和DSB 调制系统的带宽都是基带信号带宽的 2 倍。3.特点与应用AM 调制的优点是设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。AM 制式主要用在中波和短波的调幅广播中。DSB 调制的优点是功率利用率高，且带宽与 AM 相同，但接受要求同步解调，设备较复杂。应用较

16、少，一般只用于点对点的专用通信。SSB 调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力优于 AM，而带宽只有 AM 的一半；缺点是发送和接受设备都很复杂。鉴于这些特点，SSB 长用于频分多路复用系统中。3.2 AM 调制3.2.1 AM 调制解调原理标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅(AM)。假设调制信号的平均值tm为 0，将其叠加一个直流分量后载波相乘(图 3-3)，即可形成调幅信号。其时域0A表达式为 00coscoscosAMcccSAm ttAtm tt式中：为外加的直流分量；可以是确知信号，也可以是随机信号。0Atm设计的 AM 调制模型如图 3-3 所示： tmtSAM 0

17、Atccos图 3-3 AM 调制模型本电路采用了相干解调的方法进行解调，其组成方框图如图 3-4 所示：加法器乘法器乘法器低通滤波器tsmtmts图 3-4 相干解调法组成框图唐山学院课程设计唐山学院课程设计83.2.2 AM 调制解调仿真电路根据以上原理用SystemView仿真出来的电路图如图 3-5 所示：图 3-5 AM 调制系统的仿真图具体参数：调制信号幅值：4V调制信号频率：500载波频率：4000在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声。3.2.3 AM 调制解调仿真波形及结果分析（1）AM 调制信号波形仿真图载波信号波形如图 3-6 所示：图 3-6 AM 调制载波信号仿真波

18、形基带信号波形如图 3-7 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计9图 3-7 AM 调制基带信号仿真波形已调信号波形如图 3-8 所示：图 3-8 AM 调制已调信号仿真波形解调信号波形如图 3-9 所示：图 3-9 AM 调制解调信号仿真波形 AM 调制为线性调制的一种，由图 3-6 到 3-9 可以看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化，解调信号的波形与基带信号的波形基本一致，只是在时域上有一定的延时，但也实现了无失真传输。（2）AM 调制频谱仿真图载波信号频谱如图 3-10 所示：图 3-10 AM 调制载波信号频谱仿真波形唐山学院课程设计唐山学院课程设计10基带信

19、号频谱如图 3-11 所示：图 3-11 AM 调制基带信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 3-12 所示：图 3-12 AM 调制已调信号频谱仿真波形解调信号频谱如图 3-13 所示：图 3-13 AM 调制解调信号频谱仿真波形由图 3-9 到 3-13 可以看出，在频谱结构上，它完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。解调出来的信号与基带信号基本一致，实现了无失真传输。3.3 DSB 调制3.3.1 DSB 调制解调原理在图 3-3 中如果输入的基带信号没有直流分量，且是理想带通滤波器，则th得到的输出信号便是无载波分量的双边带信号，或称双边带抑制载波(DSB-SC)信唐山学院课程设计唐山

20、学院课程设计11号，简称 DSB 信号，其时域表示式为0costAtscm设计的 DSB 调制及解调模型如图 3-14 所示： tmtSDSBtSDSBtm0 tni tccostntccos图 3-14 DSB 调制与解调模型3.3.2 DSB 调制解调仿真电路根据以上原理用 SystemView 仿真出来的电路图如图 3-15 所示：图 3-15 DSB 调制系统的仿真图具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：500载波频率：4000在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声3.2.3 DSB 调制解调仿真波形及结果分析（1）DSB 调制信号波形仿真图乘法器信道BPF乘法器低通滤波器唐山

21、学院课程设计唐山学院课程设计12载波信号如图 3-16 所示：图 3-16 DSB 调制载波信号仿真波形基带信号如图 3-17 所示：图 3-17 DSB 调制基带信号仿真波形已调信号如图 3-18 所示：已调信号如图 3-18 所示：图 3-18 DSB 调制已调信号仿真波形解调信号如图 3-19 所示：图 3-19 DSB 调制解调信号仿真波形DSB 调制为线性调制的一种，由图 3-16 到 3-19 可以看出，在波形上，已调唐山学院课程设计唐山学院课程设计13信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化，解调出的信号与基带信号基本一致，只是在时域上有一定的延时，但也实现了无失真传输。（2）DS

22、B 调制频谱仿真图载波信号频谱如图 3-20 所示: 图 3-20 DSB 调制载波信号频谱仿真波形基带信号频谱如图 3-21 所示：图 3-21 DSB 调制基带信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 3-22 所示：图 3-22 DSB 调制已调信号频谱仿真波形解调信号频谱如图 3-23 所示：图 3-23 DSB 调制解调信号频谱仿真波形唐山学院课程设计唐山学院课程设计14由图 3-203-23 可以看出，在频谱结构上，它完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。且由频普图可看出没有载波分量，从而实现发送功率的提高。解调出的信号与基带信号基本一致，只是在时域上有一定的延时，但也实现了无失真传输

23、。3.4 SSB 调制双边带已调信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。所谓单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式。3.4.1 SSB 调制解调原理利用图 3-8 所示的调制器一般模型，同样可以产生单边带信号。若加高通滤波器，能产生上边带信号；若加低通滤波器，则产生下边带信号。下边带时域表达式为 ：ttmttmtsccmsin5 . 0cos5 . 0上边带 SSB 信号时域表达式为：ttmttmtsccmsin5 . 0cos5 . 03.4.2 SSB 调制解调仿真电路根据以上原理用 SystemView 仿真出来

24、的电路图如图 3-24 所示：图 3-24 DSB 调制系统的仿真图具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：500载波频率：4000在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声3.4.3 SSB 调制解调仿真波形及结果分析（1）SSB 调制信号波形仿真图唐山学院课程设计唐山学院课程设计15载波信号如图 3-25 所示：图 3-25 SSB 调制载波信号仿真波形基带信号如图 3-26 所示：图 3-26 SSB 调制基带信号仿真波形已调上边带信号如图 3-27 所示：图 3-27 SSB 调制已调上边带信号仿真波形已调下边带信号如图 3-28 所示：图 3-28 SSB 调制已调下边带信号仿真波

25、形解调上边带信号如图 3-29 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计16图 3-29 SSB 调制解调上边带信号仿真波形解调下边带信号如图 3-30 所示：图 3-30 SSB 调制解调下边带信号仿真波形SSB 线性调制的一种，由图 3-25 及 3-30 可以看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化，解调出的信号与基带信号基本一致，只是在时域上有一定的延时，但也实现了无失真传输。（2）SSB 调制频谱仿真图载波信号频谱如图 3-31 所示:图 3-31 DSB 调制载波信号频谱仿真波形基带信号频谱如图 3-32 所示：图 3-32 DSB 调制基带信号频谱仿真波形已调上边

26、带信号频谱如图 3-33 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计17图 3-33 SSB 调制已调上边带信号频谱仿真波形已调下边带信号频谱如图 3-34 所示：图 3-34 SSB 调制已调下边带信号频谱仿真波形解调上边带信号频谱如图 3-35 所示：图 3-35 SSB 调制解调上边带信号频谱仿真波形解调下边带信号频谱如图 3-36 所示：图 3-36 SSB 调制解调下边带信号频谱仿真波形由图 3-31 到 3-36 可以看出，在频谱结构上，功率谱密度主要集中在 500,与理论相符.解调信号与原信号基本相同,实现无失真传输。唐山学院课程设计唐山学院课程设计184 数字调制系统的设计与分析数

27、字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术有两种方法：(1)利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；(2)利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法。对载波的幅度进行键控得到振幅键控信号(AS

28、K)；对载波的频率进行键控得到频移键控信号(FSK)；对载波的相位进行键控得到相移键控信号(PSK)。4.1 2ASK 调制4.1.1 二进制振幅键控调制基本原理（1）调制的基本原理在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化的。二进制振幅键控信号的产生方法有两种。如图 4-1 所示，图 a 是一般的模拟幅度调制方法，输入信号为二进制数字信号。图 b 是最简单的形式，又称为通断键控(OOK)，其原理为载波在二进制调制信号 1 或 0 的控制下通或断。图 4-1 2ASK 调制系统原理框图（2）解调的基本原理二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。非相干解

29、调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的乘法器coscte2ASK(t)(a)模模拟拟调调制制法法（相相乘乘器器法法）cosct开开关关电电路路s(t)e2ASK(t)(b)通通-断断键键控控(OOK,On-Off Keying) s(t)二二进进制制不不归归零零信信号号唐山学院课程设计唐山学院课程设计19性能优于相干解调系统。原理框图如图 4-2 所示： 图 4-2 2ASK 解调系统原理框图4.1.2 2ASK 调制解调仿真电路根据以上原理用 SystemView 仿真出来的电路图如图 4-3 所示：图 4-3 2ASK 调制解调系统的仿真图具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：

30、50载波频率：500在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声e e2 2A AS SK K( (t t) )B BP PF F全全波波整整流流器器L LP PF F抽抽样样判判决决器器输输出出a ab bc cd d定定时时脉脉冲冲( (a a) )非非相相干干解解调调（包包络络检检波波法法）e e2 2A AS SK K( (t t) )B BP PF F相相乘乘器器L LP PF F抽抽样样判判决决器器定定时时脉脉冲冲输输出出C Co os sc ct t( (b b) )相相干干解解调调( (同同步步检检测测法法）唐山学院课程设计唐山学院课程设计204.1.3 2ASK 调制解调仿真波形

31、及结果分析（1）2ASK 调制信号波形仿真图载波信号如图 4-4 所示：图 4-4 2ASK 调制载波信号仿真波形基带信号如图 4-5 所示：图 4-5 2ASK 调制基带信号仿真波形已调信号如图 4-6 所示：图 4-6 2ASK 调制已调信号仿真波形解调信号如图 4-7 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计21图 4-7 2ASK 调制解调信号仿真波形 由图 4-4 到 4-7 可知，基带信号的图形与解调后的信号图形基本一致，但有一定的延时。（2）2ASK 调制频谱仿真图载波信号频谱如图 4-8 所示:图 4-8 2ASK 调制载波信号频谱仿真波形基带信号频谱如图 4-9 所示：图 4-

32、9 2ASK 调制基带信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 4-10 所示：图 4-10 2ASK 调制已调信号频谱仿真波形解调信号频谱如图 4-11 所示：图 4-11 2ASK 调制解调信号频谱仿真波形唐山学院课程设计唐山学院课程设计22由图 4-8 到 4-11 可知，频谱图相差不大。基带信号的波形与解调后的信号波形基本一致，在每段的起始因为信号不稳定，所以出现了微小的波动。这与滤波器滤波误差相关。4.2 2FSK 调制4.2.1 二进制移频键控 2FSK 基本原理采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。频移键控 FSK 是用数字基

33、带信号去调制载波的频率。因为数字信号的电平是离散的，所以载波频率的变化也是离散的。在实验中，二进制基带信号是用正负电平表示的，载波频率随着调制信号为 1 或-1而变化，其中 1 对应于载波频率 f1，-1 对应于载波频率 f2. 二进制移频键控信号的时域表达式为：其中二进制移频键控信号的产生可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。数字键控法实现二进制频移键控信号的原理图如图 4-12 所示：4-12 键控法产生 2FSK 信号二进制 FSK 信号解调方法常用非相干解调和相干解调法，这里的抽样判决器是判断哪一个输入的样值大，此时可以不专门设置门限电平。4.2.2 2FSK 调

34、制解调仿真电路 212coscosssFSKnnnntg tntg tnteawawTT0,1,nppb发送概率为1-发送概率为0,1,1nppa发送概率为发送概率为唐山学院课程设计唐山学院课程设计23利用键控法和相干解调原理可以画出系统仿真电路图，如图 4-13 所示图 4-13 2FSK 调制解调仿真电路图具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：50载波 f1 频率：100载波 f2 频率：300HZ在此设计的通信系统中，信道内有高斯白噪声4.2.3 2FSK 调制解调仿真波形及结果分析（1）2FSK 调制信号波形仿真图载波 f1 信号如图 4-14 所示：图 4-14 2FSK 调制

35、载波信号仿真波形载波 f2 信号如图 4-15 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计24图 4-15 2FSK 调制载波信号仿真波形基带信号如图 4-16 所示：图 4-16 2FSK 调制基带信号仿真波形已调信号如图 4-17 所示：图 4-17 2FSK 调制已调信号仿真波形解调信号如图 4-18 所示：图 4-18 2FSK 调制解调信号仿真波形 由图 4-14 到 4-18 可知，基带信号的图形与解调后的信号图形基本一致，但有一定的延时。（2）2FSK 调制频谱仿真图载波 f1 信号频谱如图 4-19 所示:唐山学院课程设计唐山学院课程设计25图 4-19 2FSK 调制载波 f1

36、信号频谱仿真波形载波 f2 信号频谱如图 4-20 所示：图 4-20 2FSK 调制载波 f2 信号频谱仿真波形基带信号频谱如图 4-21 所示：图 4-21 2FSK 调制基带信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 4-22 所示：图 4-22 2ASK 调制已调信号频谱仿真波形解调信号频谱如图 4-23 所示：图 4-23 2ASK 调制解调信号频谱仿真波形唐山学院课程设计唐山学院课程设计26由图 4-19 到 4-23 可知，基带信号与解调后信号波形基本一致，但解调信号每段的起始点有波动，主要是滤波器滤波误差造成的，这无碍仿真结果的准确性。4.3 2PSK 调制4.3.1 二进制相频键控 2

37、PSK 基本原理（1）调制系统2PSK 信号的产生（数字键控法）如图 4-24 所示：图 4-24 2PSK 信号形成二进制相移键控中，载波的振幅和频率都是不变的，只有载波的相位随基带脉冲的变化而取相应的离散值。通常用相位 0和 180来分别表示 1 或 0.这种 PSK波形在抗噪声性能方面比 ASK 和 FSK 都好，而且频带利用率也高，所以在中高速数传中得到广泛的应用。这种以载波的不同相位去直接表示相应的数字信息的相位键控通常被称为绝对移相方式。调制部分：将信号源产生的双极性不归零信号直接同正弦载波相乘便可以得到 2PSK 调制信号。（2）调制解调系统2PSK 信号解调如图 4-25 所示

38、：图 4-25 2PSK 信号解调原理图4.3.2 2PSK 调制解调仿真电路利用键控法和相干解调原理可以画出系统仿真电路图，如图 4-26 所示：cosct0 0开开关关电电路路e2PSK(t) 180相移s s( (t t) )(b)B BP PF Fe e2 2P PS SK K( (t t) )a a相相乘乘器器c cL LP PF Fd db be e抽抽样样判判决决器器输输出出c co os s c ct t定定时时脉脉冲冲唐山学院课程设计唐山学院课程设计27图 4-26 2PSK 调制解调仿真电路图具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：50载波频率：100在此设计的通信系统

39、中，信道内无高斯白噪声4.3.3 2FSK 调制解调仿真波形及结果分析（1）2FSK 调制信号波形仿真图载波 f1 信号如图 4-27 所示：图 4-27 2PSK 调制载波 f1 信号仿真波形载波 f2 信号如图 4-28 所示：图 4-28 2PSK 调制载波信号仿真波形基带信号如图 4-29 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计28图 4-29 2PSK 调制基带信号仿真波形已调信号如图 4-30 所示：图 4-30 2PSK 调制已调信号仿真波形解调信号如图 4-31 所示：图 4-31 2PSK 调制解调信号仿真波形由图 4-27 到 4-31 可知，基带信号的图形与解调后的信号图

40、形基本一致，但有一定的延时。（2）2PSK 调制频谱仿真图载波 f1 信号频谱如图 4-32 所示:图 4-32 2PSK 调制载波 f1 信号频谱仿真波形载波 f2 信号频谱如图 4-33 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计29图 4-33 2PSK 调制载波 f2 信号频谱仿真波形基带信号频谱如图 4-34 所示：图 4-34 2PSK 调制基带信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 4-35 所示：图 4-35 2PSK 调制已调信号频谱仿真波形解调信号频谱如图 4-36 所示：图 4-36 2PSK 调制解调信号频谱仿真波形由图 4-32 到 4-36 可知，基带信号与解调信号波形整体一

41、致，但是每段的起点处存在一定的波动误差，造成的主要原因是调制系统的误差。仿真结果准确。同样已调信号不是很清楚，因为载波频率太高的缘故。相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续 n 位，码变换也错两位。唐山学院课程设计唐山学院课程设计305 模拟信号数字传输的设计与分析抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，它告诉我们：如果对某一带宽的有限时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样率达到一定数值时，根据这些抽样值可以在接收端准确地恢复原信号，也就是说，要传输模拟信号不一定传输模拟信号本身，只需要传输按抽样定理得到的抽样值就可以了。根据要进行抽样的信号形式的不同，

42、抽样定理可分为低通信号的抽样定理和带通信号的抽样定理。本次课程设计主要介绍低通信号的抽样定理。增量调制是可以看成 PCM 的一个特例 ，但是在 PCM 中，信号的代码表示模拟信号的抽样值，而且为了减小量化噪声，一般需要较长的代码和较复杂的编译设备。而增量调制是将模拟信号变换成仅由一位二进制码组成的数字调制序列，并且在接受端也只需要一个线性网络，便可复制出原模拟信号。另一方面，可以从 DPCM 系统的角度看待增量调制，即当 DPCM 系统的量化电平取为 2 和预测器时一个延迟为 T 的延迟时，该 DPCM 系统被称为增量调制系统。5.1 抽样与恢复5.1.1 抽样定理均匀抽样定理指出：对一个带限

43、在内的时间连续信号，如果以H0f，tm的时间间隔对其进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。Hf2/1tm唐山学院课程设计唐山学院课程设计31即抽样速率大于等于信号带宽的两倍就可保证不会产生信号的混迭。是抽Hf2/1样的最大间隔，也称为奈奎斯特间隔。5.1.2 信号的抽样与恢复基本原理低通信号采样与恢复的原理图如图 5-1 所示：图 5-1 信号的采样与恢复原理图信号源信号处理器抽样定理低通滤波器恢复信号相乘器5.1.3 信号的抽样与恢复仿真电路根据图 5-1 所示的原理图，对应的 SystemView 如图 5-2 所示：图 5-2 信号的抽样与恢复电路仿真图具体参数为：基带信号幅值：

44、4V基带信号频率：500抽样脉冲信号频率：2000HZ在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声5.1.4 信号的抽样与恢复仿真波形与结果分析（1）信号波形仿真图原始信号如图 5-3 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计32图 5-3 抽样与恢复的原始信号仿真波形抽样脉冲信号如图 5-4 所示： 图 5-4 抽样与恢复的抽样脉冲信号仿真波形已抽样信号如图 5-5 所示：图 5-5 抽样与恢复的已抽样信号仿真波形恢复信号如图 5-6 所示：图 5-6 抽样与恢复的恢复信号仿真波形（2）抽样与恢复频谱仿真图原始信号频谱如图 5-7 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计33图 5-7 抽样与恢复的

45、原始信号频谱仿真波形抽样脉冲信号如图 5-8 所示：图 5-8 抽样与恢复的抽样脉冲信号频谱仿真波形已抽样信号如图 5-9 所示：图 5-9 抽样与恢复的已抽样信号频谱仿真波形恢复信号如图 5-10 所示：图 5-10 抽样与恢复的恢复信号频谱仿真波形由图 5-3 到 5-10 可知，当采样频率小于奈奎斯特频率时，在接收端恢复的信号失真比较大，这是因为产生了信号混迭；当采样频率大于或等于奈奎斯特频率时，恢复信号与原信号基本一致。5.2 增量调制唐山学院课程设计唐山学院课程设计345.2.1 增量调制基本原理（1）M 的译码问题接收端只要收到一个“1”码就是输出上升一个值，每收到一个“0“码就下

46、降一个值，连续收到“1”码（或“0”码）就是输出一直上升或下降，这样就可以近似的复制出阶梯波形。这种功能的译码器可以由一个积分器来完成，积分器遇到一个“1”就上升一个E，并让E 等于，遇到“0”码所示的-E 脉冲就下降一个E.（2）M 的编码原理一个简单的M 编码器由相减器，抽样判决器，发端译码器及抽样脉冲产生器组成。抽样判决器将在抽样脉冲到来时刻对输入信号的变化做出判决，并输出脉冲。这种编码器的工作过程如下：将模拟信号与发端译码器输出阶梯波形进tmtm行比较，即先进行相减，然后在抽样脉冲作用下将相减结果进行抽样判决。如果在给定时刻有it则判决器输出为“1”码。0iitttmtttm如果则发“

47、0”码。0.iitttmtttm从上述讨论可以看出，M 信号是按台阶来量化的，因而同样存在量化噪声问题。M 系统中的量化噪声有两种形式：一种称为过载量化噪声，另一种为一般量化噪声。设抽样时间间隔，则一个台阶上最大斜率 K 为tsKtf它被称为译码器最大跟踪斜率，当译码器实际斜率超过这个最大跟踪斜率时，则将造成过载噪声。5.2.2 增量调制仿真电路增量调制的仿真电路如图 5-11 所示图 5-11 增量调制仿真电路图唐山学院课程设计唐山学院课程设计35具体参数为：基带信号幅值：4V基带信号频率：500在此设计的通信系统中，信道内无高斯白噪声5.1.4 增量调制仿真波形与结果分析（1）增量调制信号波形仿真图原始信号如图 5-12 所示：图 5-12 增量调制原始信号仿真波形已调信号如图 5-13 所示：图 5-13 增量调制已调信号仿真波形恢复信号如图 5-14 所示：图 5-14 增量调制恢复信号仿真波形（2）增量调制信号频谱仿真图原始信号频谱如图 5-15 所示：唐山学院课程设计唐山学院课程设计36图 5-15 增量调制原始信号频谱仿真波形已调信号频谱如图 5-16 所示：图 5-16 增量调制已调信号频谱仿真波形恢复信号频谱如图 5-17 所示：图 5-17 增量调制恢复信号频谱仿真波形由图 5-12 到 5-17 可知，增量调制要求的抽样频率达到几十 kb/s 以上，且在接