1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目 錄1 前言12 SystemView軟件介紹22.1 SystemView軟件簡(jiǎn)介22.2SystemView軟件使用環(huán)境33 模擬調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析53.1 AM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)53.1.1 AM調(diào)制與解調(diào)原理53.1.2 AM基于SystemView建模63.2 DSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)73.2.1 DSB調(diào)制解調(diào)原理73.2.2 DSB系統(tǒng)基于SystemView建模73.3 SSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)93.3.1 SSB調(diào)制解調(diào)原理93.3.2 SSB系統(tǒng)基于SystemView建模104 數(shù)字調(diào)制方式設(shè)計(jì)124.1 2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)124.1.1 2ASK調(diào)制解調(diào)原理1

2、24.1.2 2ASK信號(hào)基于SystemView建模134.2 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)144.2.1 2FSK調(diào)制解調(diào)原理144.2.2 2FSK信號(hào)基于SystemView建模154.3 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)174.3.1 2PSK調(diào)制解調(diào)原理174.3.2 2PSK信號(hào)基于SystemView建模185 抽樣定理、增量調(diào)制系統(tǒng)205.1抽樣定理系統(tǒng)205.1.1抽樣定理205.1.2 信號(hào)抽樣與恢復(fù)基于SystemView建模205.2增量調(diào)制系統(tǒng)215.2.1增量調(diào)制原理225.2.2 增量調(diào)制基于SystemView建模226 心得體會(huì)247 參考文獻(xiàn)25261 前言自從因特網(wǎng)把我們領(lǐng)

3、入信息時(shí)代開始，人類的歷史翻開了嶄新的一頁(yè)。通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸，信息的傳輸離不開它的傳輸工具，通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，我們此次課題的目的就是要對(duì)調(diào)制解調(diào)的通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。有調(diào)制器，接收端要有解調(diào)器，這就用到了調(diào)制技術(shù)，調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，模擬調(diào)制。模擬調(diào)制常用的方法有AM調(diào)制、DSB調(diào)制、SSB調(diào)制；數(shù)字調(diào)制常用的方法有2FSK調(diào)制等。經(jīng)過(guò)調(diào)制不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?。調(diào)制方式往往決定著一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。 隨著通信技術(shù)

4、的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜。因此，在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，通信系統(tǒng)的軟件仿真已成為必不可少的一部分。目前，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronic Design Automatic)已成為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主潮流。為了使復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程更加便捷高效，使得分析與設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和費(fèi)用降低。美國(guó)Elanix公司推出的基于PC機(jī)Windows平臺(tái)的SystemView動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，是一個(gè)比較流行的，優(yōu)秀的仿真軟件。SystemView是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、能滿足從信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)，到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SystemView借助大家熟悉的Win

5、dows窗口環(huán)境，以模塊化和交互式的界面，為用戶提供一個(gè)嵌入式的分析引擎。SystemView仿真系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)；能快速方便地進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真；在本文中可以方便地加入SystemView的結(jié)果；完備的濾波和線性設(shè)計(jì)；先進(jìn)的信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理；完善的自我診斷功能等。SystemView由兩個(gè)窗口組成，分別是系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口，包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動(dòng)條、提示欄、圖符庫(kù)和設(shè)計(jì)工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建等基本操作，都是在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、流動(dòng)條、活動(dòng)圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標(biāo)

6、信息和指示分析的進(jìn)度；活動(dòng)圖形窗口顯示輸出的各種圖形，如波形等。分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的基本工具，在窗口界面中，有多種選項(xiàng)可以增強(qiáng)顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計(jì)算器，利用這個(gè)工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行分析、處理、比較，或進(jìn)一步的組合運(yùn)算。例如信號(hào)的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。2 SystemView軟件介紹2.1 SystemView軟件簡(jiǎn)介SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具。它使用功能模塊(Token)去描述程序，無(wú)需與復(fù)雜的程序語(yǔ)言

7、打交道，不用寫一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問(wèn)與調(diào)整參數(shù)，方便地加入注釋。SystemView是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。利用SystemView，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從SystemView配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式

8、給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。SystemView以模塊化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個(gè)嵌入式的分析引擎。使用SystemView你只需要關(guān)心項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過(guò)程，而不必花費(fèi)大量的時(shí)間去編程建立系統(tǒng)仿真模型。用戶只需使用鼠標(biāo)器點(diǎn)擊圖標(biāo)即可完成復(fù)雜系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)和測(cè)試，而不必學(xué)習(xí)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序編制，也不必?fù)?dān)心程序中是否存在編程錯(cuò)誤。SystemView仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)：1能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)  能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)造復(fù)雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量可選擇的庫(kù)，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、DSP和射頻模擬功能模塊。2快速方

9、便的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 使用用戶熟悉的Windows界面和功能鍵（單擊、雙擊鼠標(biāo)的左右鍵），SystemView可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對(duì)話框內(nèi)快速訪問(wèn)和調(diào)整參數(shù)，實(shí)時(shí)修改實(shí)時(shí)顯示。只需簡(jiǎn)單用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖符即可創(chuàng)建連續(xù)線性系統(tǒng)、DSP濾波器，并輸入輸出基于真實(shí)系統(tǒng)模型的仿真數(shù)據(jù)。不用寫一行代碼即可建立用戶習(xí)慣的子系統(tǒng)庫(kù)(MetaSystem)。3 在報(bào)告中方便地加入SystemView的結(jié)論 SystemView通過(guò)Notes（注解）很容易在屏幕上描述系統(tǒng)；生成的SystemView系統(tǒng)和輸出的波形圖可以很方便地使用復(fù)制(copy)和粘貼(paste)命令插入微軟word

10、等文字處理。4 提供基于組織結(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計(jì) 通過(guò)利用SystemView中的圖符和MetaSystem（子系統(tǒng)）對(duì)象的無(wú)限制分層結(jié)構(gòu)功能，SystemView能很容易地建立復(fù)雜的系統(tǒng)。5 多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng) SystemView允許合并多種數(shù)據(jù)采樣率輸入的系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化FIR 濾波器的執(zhí)行。這種特性尤其適合于同時(shí)具有低頻和高頻部分的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的仿真速度，而在局部又不會(huì)降低仿真的精度。同時(shí)還可降低對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置的要求。6 完備的濾波器和線性系統(tǒng)設(shè)計(jì) SystemView包含一個(gè)功能強(qiáng)大的、很容易使用的圖形模板設(shè)計(jì)模擬和數(shù)字以及離散和

11、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的環(huán)境，還包含大量的FIR/IIR濾波類型和FFT類型，并提供易于用DSP實(shí)現(xiàn)濾波器或線性系統(tǒng)的參數(shù)。7 先進(jìn)的信號(hào)分析和數(shù)據(jù)塊處理SystemView提供的分析窗口是一個(gè)能夠提供系統(tǒng)波形詳細(xì)檢查的交互式可視環(huán)境。分析窗口還提供一個(gè)能對(duì)仿真生成數(shù)據(jù)進(jìn)行先進(jìn)的塊處理操作的接收計(jì)算器。8 可擴(kuò)展性 SystemView允許用戶插入自己用C/C+編寫的用戶代碼庫(kù)，插入的用戶庫(kù)自動(dòng)集成到SystemView中，如同系統(tǒng)內(nèi)建的庫(kù)一樣使用。9 完善的自我診斷功能 SystemView能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯(cuò)并通過(guò)顯示指出出錯(cuò)的圖符。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)用戶系統(tǒng)的診斷是

12、十分有效的。2.3 SystemView軟件使用環(huán)境SystemView的用戶環(huán)境包括兩個(gè)常用的界面：設(shè)計(jì)窗口和分析窗口。1.設(shè)計(jì)窗口進(jìn)入SystemView 后，屏幕上首先出現(xiàn)設(shè)計(jì)窗口，如圖2-1所示：圖2-1 設(shè)計(jì)窗口所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建等基本操作，都是在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)完成的。在設(shè)計(jì)窗口中間的大片區(qū)域就是設(shè)計(jì)區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的地方。在設(shè)計(jì)窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過(guò)調(diào)用這些菜單可以執(zhí)行SystemView的各項(xiàng)功能。設(shè)計(jì)窗口中菜單行的下面，緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域上端一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真中可能用到的各種操作按鈕。在工具欄的最右端是提示信息，當(dāng)鼠標(biāo)置于某一工具按

13、鈕上時(shí)，在該處會(huì)顯示對(duì)該按鈕的說(shuō)明和提示信息。緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域左端是各種器件圖標(biāo)庫(kù)。設(shè)計(jì)區(qū)域的底部有一個(gè)消息顯示區(qū)，用來(lái)顯示系統(tǒng)仿真狀態(tài)信息。在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)，只須點(diǎn)擊鼠標(biāo)及進(jìn)行必要的參數(shù)輸入，就可以通過(guò)設(shè)置圖標(biāo)、連接圖標(biāo)等操作完成一個(gè)完整系統(tǒng)的基本搭建工作，創(chuàng)建各種連續(xù)域或離散域的系統(tǒng)，并可極其方便地給系統(tǒng)加入要求的注釋。2.分析窗口分析窗口是觀察用戶運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)的基本載體。利用它可以觀察某一系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果及對(duì)該結(jié)果進(jìn)行的各種分析。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口中單擊分析窗口按鈕，即可訪問(wèn)分析窗口。在分析窗口中單擊系統(tǒng)按鈕，即可返回系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口。與設(shè)計(jì)窗相似，在分析窗的最頂端是下拉式命令菜單和工具欄

14、。分析窗下端有這樣一個(gè)顯示表示當(dāng)前窗口中的圖形顏色。在將幾個(gè)圖形置于同一坐標(biāo)窗口時(shí)， 通過(guò)這一顯示，可很容易地區(qū)分出各種顏色的圖形分別代表哪一個(gè)窗口。3 模擬調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析所謂調(diào)制，是指按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律去控制高頻載波的某個(gè)參數(shù)的過(guò)程。其作用和目的有三個(gè)，分別為：將基帶信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，改善系統(tǒng)抗噪聲性能。線性調(diào)制系統(tǒng)中，常用的方法有AM調(diào)制，DSB調(diào)制，SSB調(diào)制。它們均屬于幅度調(diào)制，幅度調(diào)制是由調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號(hào)作線性變化的過(guò)程。線性調(diào)制的一般原理：載波：調(diào)制信號(hào)：式中為基帶調(diào)制信號(hào)。3.1 AM調(diào)制與解調(diào)

15、系統(tǒng)3.1.1 AM調(diào)制與解調(diào)原理 圖3-1 調(diào)幅調(diào)制模型如圖3-1所示為調(diào)幅調(diào)制基本模型，假設(shè)調(diào)制信號(hào)平均值為0，將其疊加一個(gè)直流偏量后與載波相乘，即可形成調(diào)幅信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)時(shí)域表達(dá)式為BPF包 絡(luò)檢波器當(dāng)滿足條件時(shí)，調(diào)幅波的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形完全一致，因此用包絡(luò)檢波法將會(huì)很容易恢復(fù)出原始調(diào)制信號(hào)。如未滿足前述條件，將出現(xiàn)“過(guò)調(diào)幅”現(xiàn)象，此時(shí)用包絡(luò)檢波將發(fā)生失真、無(wú)法準(zhǔn)確恢復(fù)原始波形，應(yīng)當(dāng)采用其他的解調(diào)方法解調(diào)，如同步檢波。圖3-2調(diào)幅解調(diào)模型3.1.2 AM基于SystemView建模針對(duì)AM調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2

16、V、頻率500Hz；載波信號(hào)：幅值2V、頻率4000Hz；信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.03V。基于SystemView建立的AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖3-3所示：圖3-3 AM調(diào)制解調(diào)模型調(diào)幅調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)由三部分組成：AM調(diào)制，信道加噪，解調(diào)。圖3-4，3-5分別是仿真產(chǎn)生的解調(diào)后產(chǎn)生的信號(hào)，調(diào)制信號(hào)，已調(diào)波，載波信號(hào)。要使輸出已調(diào)信號(hào)的幅度與輸入調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系，應(yīng)滿足，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)制現(xiàn)象。由于，本設(shè)計(jì)中取。仿真得到的波形：圖3-4已調(diào)波與調(diào)制信號(hào)圖3-5載波信號(hào)與解調(diào)后的信號(hào)仿真結(jié)果分析：AM調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由以上各圖可以看出，在波形上，已調(diào)信號(hào)（AM調(diào)制信號(hào)）的幅值隨基帶

17、信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）變化而呈正比地變化；用相干解調(diào)法解調(diào)出來(lái)的信號(hào)與基帶信號(hào)基本一致，實(shí)現(xiàn)了無(wú)失真?zhèn)鬏敗?.2 DSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)3.2.1 DSB調(diào)制解調(diào)原理在AM信號(hào)中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。在圖3-3中如果輸入的基帶信號(hào)沒(méi)有直流分量，且是理想帶通濾波器，則得到的輸出信號(hào)便是無(wú)載波分量的雙邊帶信號(hào)，或稱雙邊帶抑制載波(DSB-SC)信號(hào)，簡(jiǎn)稱DSB信號(hào)，其時(shí)域表示式為BPF包 絡(luò)檢波器設(shè)計(jì)的DSB調(diào)制及解調(diào)模型如圖3-6所示：圖3-6 DSB調(diào)制與解調(diào)模型3.2.2 DSB系統(tǒng)基于SystemView建模針對(duì)DSB調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)

18、制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2V、頻率500Hz；載波信號(hào)：幅值2V、頻率1000Hz；信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.03V。基于SystemView建立的DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖3-7所示：圖3-7 DSB調(diào)制解調(diào)模型仿真得到的波形：圖3-8載波信號(hào)與解調(diào)后的信號(hào)圖3-9已調(diào)波與調(diào)制信號(hào)仿真結(jié)果分析：DSB調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖可以看出，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅值隨基帶信號(hào)變化而呈正比地變化。用相干解調(diào)法解調(diào)出的信號(hào)與基帶信號(hào)基本一致，只是在時(shí)域上有一定的延時(shí)，但也實(shí)現(xiàn)了無(wú)失真?zhèn)鬏敗?.3 SSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)3.3.1 SSB調(diào)制解調(diào)原理雙邊帶已調(diào)信號(hào)包含有兩個(gè)邊帶，即

19、上、下邊帶。由于這兩個(gè)邊帶包含的信息相同，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個(gè)邊帶的調(diào)制方式。產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法有濾波法和相移法。我們這里主要介紹相移法。使用濾波法同樣可以產(chǎn)生單邊帶信號(hào)。若加高通濾波器，能產(chǎn)生上邊帶信號(hào)；若加低通濾波器，則產(chǎn)生下邊帶信號(hào)。下邊帶時(shí)域表達(dá)式為：上邊帶SSB信號(hào)時(shí)域表達(dá)式為：設(shè)計(jì)的SSB調(diào)制及解調(diào)模型如圖3-10所示：圖3-10 SSB調(diào)制及解調(diào)模型3.3.2 SSB系統(tǒng)基于SystemView建模針對(duì)SSB調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2V、頻率500

20、Hz；載波信號(hào)：幅值2V、頻率4000Hz；信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.01V?；赟ystemView建立的SSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖3-11所示：圖3-11 SSB調(diào)制解調(diào)模型仿真得到的波形：圖3-11載波信號(hào)與解調(diào)后信號(hào)圖3-12已調(diào)波與調(diào)制信號(hào)仿真結(jié)果分析：SSB調(diào)制是線性調(diào)制的一種，由以上各圖看出，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅值隨基帶信號(hào)變化而呈正比地變化。解調(diào)信號(hào)與原信號(hào)基本相同，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏?。SSB信號(hào)只傳輸了DSB信號(hào)中的一個(gè)邊帶，所以頻譜最窄效率最高。4 數(shù)字調(diào)制方式設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：(1)利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制。(2)利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過(guò)

21、開關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法。對(duì)載波的幅度進(jìn)行鍵控得到振幅鍵控(ASK)信號(hào)；對(duì)載波的頻率進(jìn)行鍵控得到頻移鍵控(FSK)信號(hào)；對(duì)載波的相位進(jìn)行鍵控得到相移鍵控(PSK)信號(hào)。4.1 2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)4.1.1 2ASK調(diào)制解調(diào)原理在幅移鍵控中，載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化的。一種是最簡(jiǎn)單的形式是載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)1或0控制下通或斷，這種二進(jìn)制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控(OOK)。表達(dá)式為： 二進(jìn)制振幅基本解調(diào)有兩種方法：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)也叫同步檢測(cè)法，非相干解調(diào)通常用包絡(luò)檢波法。其各有優(yōu)點(diǎn)，在信噪比小時(shí)，包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠錂z波設(shè)備簡(jiǎn)單，性價(jià)

22、比高，而在信噪比相對(duì)較大時(shí)，相干解調(diào)具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。相干解調(diào)的原理框圖如圖4-1所示：輸出帶 通濾波器低 通濾波器抽 樣判決器全 波整流器定時(shí)脈沖圖4-1 2ASK相干解調(diào)原理圖非相干解調(diào)的原理框圖如圖4-2所示：帶 通濾波器低 通濾波器抽 樣判決器相乘器定時(shí)脈沖輸出 圖4-2 2ASK非相干解調(diào)原理圖4.1.2 2ASK信號(hào)基于SystemView建模針對(duì)2ASK信號(hào)調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2V、頻率20Hz；載波信號(hào)為：幅值2V、頻率50Hz；信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.01V?；?/p>

23、于SystemView建立的2ASK信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖4-3所示：圖4-3 2ASK調(diào)制解調(diào)模型仿真得到的波形：圖4-4載波與隨機(jī)序列圖4-5解調(diào)后的信號(hào)與調(diào)制信號(hào)仿真結(jié)果分析：輸入的基帶信號(hào)為二進(jìn)制單極性偽隨機(jī)碼（即PN序列）。由以上各圖可以看出 2ASK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時(shí)有載波進(jìn)行調(diào)制，為“0”則沒(méi)有，相應(yīng)輸出地調(diào)制信號(hào)為“0”，因?yàn)?ASK是單極性碼；2ASK相干解調(diào)、非相干解調(diào)出來(lái)的波形與輸入的原基帶信號(hào)基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏敗?.2 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)4.2.1 2FSK調(diào)制解調(diào)原理采用鍵控法產(chǎn)生的二進(jìn)制頻移鍵控信

24、號(hào)，即利用矩形脈沖序列控制的開關(guān)電力對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。頻移鍵控FSK是用數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的電平是離散的，所以載波頻率的變化也是離散的。在實(shí)驗(yàn)中，二進(jìn)制基帶信號(hào)是用正負(fù)電平表示的，載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)為1或-1而變化，其中1對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，-1對(duì)應(yīng)于載波頻率f2。在2FSK中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和 f2兩點(diǎn)間變化，其表達(dá)式為：2FSK解調(diào)方法有兩種，即相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法。另外還有鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法、查分檢測(cè)法。相干解調(diào)法是利用載波與已調(diào)信號(hào)進(jìn)行相乘后濾波輸出得到，在上面的2FSK中要兩個(gè)載波，所以解調(diào)也要兩個(gè)載波，分別與已調(diào)信號(hào)相乘

25、后利用低通，最后相加即可得到我們的濾波輸出，最后判壓輸出得到解調(diào)信號(hào)。非相干解調(diào)也是利用包絡(luò)檢波法檢測(cè)得到的。過(guò)零檢測(cè)法是基于2FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，通過(guò)檢測(cè)零點(diǎn)數(shù)目多少，從而區(qū)分兩個(gè)頻率的碼元。其非相干解調(diào)的原理框圖如圖4-6所示：帶 通濾波器包 絡(luò)檢波器包 絡(luò)檢波器帶 通濾波器抽 樣判決器定時(shí)脈沖圖4-6 2FSK信號(hào)非相干解調(diào)的原理框圖其相干解調(diào)的原理框圖如圖4-7所示：相乘器低 通濾波器帶 通濾波器抽 樣判決器相乘器低 通濾波器帶 通濾波器定時(shí)脈沖圖4-7 2FSK信號(hào)相干解調(diào)的原理框圖4.2.2 2FSK信號(hào)基于SystemView建模針對(duì)2FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)

26、容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2V、頻率50Hz；載波信號(hào)1為：幅值2V、頻率100Hz；載波信號(hào)2為：幅值2V、頻率300Hz：信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.01V。基于SystemView建立的2FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖4-3所示： 圖4-8 2FSK調(diào)制解調(diào)模型仿真得到的波形：圖4-9隨機(jī)序列與載波1信號(hào)圖4-10載波2信號(hào)與解調(diào)后的信號(hào)圖4-11已調(diào)波仿真結(jié)果分析：由以上各圖可以看出 2FSK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時(shí)有300HZ的載波進(jìn)行調(diào)制，為“0”則有100HZ的載波頻率進(jìn)行調(diào)制；2FSK相干解調(diào)出來(lái)

27、的波形與輸入的原基帶信號(hào)基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏敗?.3 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)4.3.1 2PSK調(diào)制解調(diào)原理相移鍵控是利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。我們通常用0°表示二進(jìn)制“0”，用表示二進(jìn)制“1”。其表達(dá)式如下：這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為絕對(duì)相移方式。調(diào)制部分原理比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀儼l(fā)送的碼是雙極性碼（若為單極性，可以變?yōu)殡p極性），只需要將信號(hào)與原來(lái)的載波直接相乘就可以得到所需的調(diào)制信號(hào)。調(diào)制原理方框圖如圖4-12所示：圖4-12 2FSK信號(hào)調(diào)制原理方框圖2FSK信號(hào)的解調(diào)通常采用相

28、干解調(diào)法，解調(diào)原理框圖如圖4-13所示：圖4-13 2FSK信號(hào)解調(diào)原理方框圖4.3.2 2PSK信號(hào)基于SystemView建模針對(duì)2PSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)這一基本內(nèi)容，基于SystemView建立統(tǒng)一的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，選定原始基帶信號(hào)：幅值2V、頻率50Hz；載波信號(hào)為：幅值2V、頻率100Hz；信道噪聲為高斯白噪聲：最大幅值為0.01V。基于SystemView建立的2PSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型如圖4-14所示：圖4-14 2PSK調(diào)制解調(diào)模型仿真得到的波形：圖4-15隨機(jī)序列、解調(diào)后的信號(hào)與已調(diào)波仿真結(jié)果分析：輸入的基帶信號(hào)是二進(jìn)制雙極性偽隨機(jī)碼（即PN序列）。由以上各圖可以看出 2PS

29、K調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“1”時(shí)有相位為0的載波為其進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“-1”時(shí)有相位為的載波為其進(jìn)行調(diào)制；2PSK解調(diào)出來(lái)的波形與輸入的原基帶信號(hào)基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏敗? 抽樣定理、增量調(diào)制系統(tǒng)5.1抽樣定理系統(tǒng)抽樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化的理論基礎(chǔ)，它告訴我們：如果對(duì)某一帶寬的有限時(shí)間連續(xù)信號(hào)（模擬信號(hào)）進(jìn)行抽樣，且抽樣率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，根據(jù)這些抽樣值可以在接收端準(zhǔn)確地恢復(fù)原信號(hào)，也就是說(shuō)，要傳輸模擬信號(hào)不一定傳輸模擬信號(hào)本身，只需要傳輸按抽樣定理得到的抽樣值就可以了。根據(jù)要進(jìn)行抽樣的信號(hào)形式的不同，抽樣定理可分為低

30、通信號(hào)的抽樣定理和帶通信號(hào)的抽樣定理。本次課程設(shè)計(jì)主要介紹低通信號(hào)的抽樣定理。5.1.1抽樣定理抽樣定理指出：設(shè)一個(gè)連續(xù)模擬信號(hào)中的最高頻率，則以間隔時(shí)間為的周期性沖激脈沖對(duì)它抽樣時(shí)，將被這些抽樣值所完全確定。即抽樣速率大于等于信號(hào)帶寬的兩倍就可保證不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的混迭。是抽樣的最大間隔，也稱為奈奎斯特間隔。其系統(tǒng)的原理模型如圖5-1所示：信號(hào)源抽樣脈沖恢復(fù)信號(hào)信號(hào)處理器相乘器低通濾波器圖5-1 抽樣定理原理圖5.1.2 信號(hào)抽樣與恢復(fù)基于SystemView建模抽樣定理系統(tǒng)在SystemView軟件上的仿真原理圖如圖5-2所示。基帶信號(hào)：幅值 2V，頻率 500Hz；抽樣脈沖：幅值 2V，頻率

31、 2000Hz。圖5-2抽樣定理調(diào)制解調(diào)仿真得到的波形：圖5-3輸入源信號(hào)與抽樣后波形圖5-4抽樣恢復(fù)后波形與脈沖信號(hào)仿真結(jié)果分析：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以觀察到，當(dāng)采樣頻率小于奈奎斯特頻率時(shí)，在接收端恢復(fù)的信號(hào)失真比較大，這是因?yàn)楫a(chǎn)生了信號(hào)混迭；當(dāng)采樣頻率大于或等于奈奎斯特頻率時(shí)，恢復(fù)信號(hào)與原信號(hào)基本一致。理論上，理想的抽樣頻率為2倍的奈奎斯特帶寬，但實(shí)際工程應(yīng)用中，帶限信號(hào)絕不會(huì)嚴(yán)格限帶，且實(shí)際濾波器特性并不理想，通常抽樣頻率為57倍的以避免失真。5.2增量調(diào)制系統(tǒng)增量調(diào)制是可以看成PCM的一個(gè)特例，但是在PCM 中，信號(hào)的代碼表示模擬信號(hào)的抽樣值，而且為了減小量化噪聲，一般需要較長(zhǎng)的代碼和較復(fù)雜的

32、編譯設(shè)備。而增量調(diào)制是將模擬信號(hào)變換成僅由一位二進(jìn)制碼組成的數(shù)字調(diào)制序列，并且在接受端也只需要一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，便可復(fù)制出原模擬信號(hào)。5.2.1增量調(diào)制原理1.M的編碼原理一個(gè)簡(jiǎn)單的M編碼器由相減器，抽樣判決器，發(fā)端譯碼器及抽樣脈沖產(chǎn)生器組成。抽樣判決器將在抽樣脈沖到來(lái)時(shí)刻對(duì)輸入信號(hào)的變化做出判決，并輸出脈沖。這種編碼器的工作過(guò)程如下：將模擬信號(hào)與發(fā)端譯碼器輸出階梯波形進(jìn)行比較，即先進(jìn)行相減，然后在抽樣脈沖作用下將相減結(jié)果進(jìn)行抽樣判決。如果在給定時(shí)刻有則判決器輸出為“1”碼。如果則發(fā)“0”碼。從上述討論可以看出，M信號(hào)是按臺(tái)階來(lái)量化的，因而同樣存在量化噪聲問(wèn)題。M系統(tǒng)中的量化噪聲有兩種形式：一種稱為過(guò)載量化噪聲，另一種為一般量化噪聲。設(shè)抽樣時(shí)間間隔，則一個(gè)臺(tái)階上最大斜率K為它被稱為譯碼器最大跟蹤斜率，當(dāng)譯碼器實(shí)際斜率超過(guò)這個(gè)最大跟蹤斜率時(shí)，則將造成過(guò)載噪聲。2.M的譯碼問(wèn)題接收端只要收到一個(gè)“1”碼就是輸出上升一個(gè)值，每收到一個(gè)“0“碼就下降一個(gè)值，連續(xù)收到“1”碼（或“0”碼）就是輸出一直上升或下降，這樣就可以近似的復(fù)制出階梯波形。這種功能的譯碼器可以由一個(gè)積分器來(lái)完成，積分器遇到一個(gè)“1”就上升一個(gè)E，并讓E等于，遇到“0”碼所示的-E脈沖就下降一個(gè)E。5.2.2 增量調(diào)制基于SystemView建模增量調(diào)制系統(tǒng)在SystemView軟件上的仿真原理圖如圖