《信号分析与处理课程设计基于MATLAB的2ASK二进制振幅键控调制与解调分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号分析与处理课程设计基于MATLAB的2ASK二进制振幅键控调制与解调分析（22页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、课程设计任务书学生姓名： 钟晓明 专业班级： 电信1006 指导教师： 黄朝兵 工作单位： 题 目：工程信号分析处理课程设计基于MATLAB的二进制振幅键控调制（2ASK）与解调分析初始条件：1. Matlab6.5以上版本软件；2. 先修课程：通信原理等；要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行二进制振幅键控（2ASK）调制与解调，观察波形变化；2、 画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结；3、 课程设计说明书按学校统一
2、规范来撰写，具体包括： 目录； 理论分析； 程序设计； 程序运行结果及图表分析和总结； 课程设计的心得体会（至少800字，必须手写。）； 参考文献（不少于5篇）。时间安排：周一、周二查阅资料，了解设计内容；周三、周四程序设计，上机调试程序；周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要I1 Simulink简介11.1 Matlab简介11.2 Simulink介绍12 原理介绍32.1 二进制振幅键控（2ASK）调制原理3二进制振幅键控（2ASK）解调原理43 Simulink电路设计63.1 2ASK调制电路设计63.2 2
3、ASK解调电路设计64 电路仿真94.1 2ASK调制电路仿真94.2 2ASK解调电路仿真104.3 结果分析115 MATLAB代码实现126 课程设计心得体会15参考文献17摘要二进制振幅键控（2ASK）是一种常见的数字调制方式，通过振幅的不同来表达0或1。其解调方式有非相干方式和相干方式。本次课程设计通过使用Matlab里的Simulink，利用其中不同功能的模块来构建了2ASK的调制电路与解调电路，进行了仿真，得到了仿真波形，并对结果进行了分析总结。关键词：二进制振幅键控，Simulink，相干解调，仿真1 Simulink简介1.1 Matlab简介Simulink是Matlab中
4、的一部分，首先简单介绍一下Matlab。Matlab是MatrixLaboratory的缩写，意为矩阵实验室。它具有强大的矩阵处理功能和绘图功能，进还能进行文字处理，绘图，建模仿真等功能。Matlab已经发展成为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。Matlab的帮助功能很强大，自带有详细的帮助手册，基于HTML的完整的帮助功能，也可以用help命令来得到帮助信息。程序语法与C语言类似，设计自由度大，方便我们编程。Matlab有高级的程序环境，但程序环境很简单易用。Matlab源程序具有很大的开放性。Matlab有强大的的图形绘制功能。Matlab还拥有功能强大的各种工具箱。这些工具箱都是
5、由该领域内学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高，精，尖的研究，能极大地促进我们的学习研究工作。1.2 Simulink介绍Simulink是Matlab中一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。Simulink提供了一种图形化的交互环境来建模、分析和仿真各种动态系统，只需用鼠标拖动的方法便能迅速地建立起系统框图模型，甚至不需要编写一行代码。使用简单方便。Simulink框图提供了交互性很强的仿真环境，既可以通过下拉菜单执行仿真，也可以通过命令行进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真如蒙特卡罗仿真非常有用。Sim
6、ulink的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代码生成自定义模块库，并拥有自己的图标和界面。因此用户可以将使用FORTRAN或C编写的代码链接进来，或者购买使用第三方开发提供的模块库进行更高级的系统设计、仿真与分析。Simulink的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能：采用MATLAB、FORTRAN和C代码生成自定义模块库，并拥有自己的图标和界面。因此用户可以将使用FORTRAN或C编写的代码链接进来，或者购买使用第三方开发提供的模块库进行更高级的系统设计、仿真与分析。由于Simulink可以直接利用MATLAB的诸多资源与功能，因而用户可以直接在S
7、imulink下完成诸如数据分析、过程自动化、优化参数等工作。工具箱提供的高级的设计和分析能力可以融入仿真过程。Simulink具有以下特点： (1) 基于矩阵的数值计算。 (2) 高级编程语言。 (3) 图形与可视化。2 原理介绍2.1 二进制振幅键控（2ASK）调制原理在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通断键控（OOK）。一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即：这里，g(t)是持续时间
8、为Ts的矩形脉冲，而an的取值服从下述关系：则：2ASK信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK信号的特征是对载波的“通断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列控制门的通断，1时开关导通；0时开关截止，这种调制方式称为通断键控法。其次，2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法或模拟幅度调制法。乘法器s(t)coscte0(t)图2.1 模拟幅度调制方法载波S开关电路s(t)e0(t)图2.2 键控方法通过调制生成的2ASK波形如图2.3所示：图2.3 2ASK信号时域波形二进制振幅键控（2ASK）
9、解调原理2ASK信号有两种基本的解调方式：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。相应的原理框图如图2.3、2.4.图2.4 非相干解调原理框图图2.5 相干解调原理框图二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但是抗噪声能力比较差，因此在数字通信中使用的不多。但是它是研究其他数字调制方式的基础，因此应该熟悉它。3 Simulink电路设计3.1 2ASK调制电路设计首先启动Matlab，输入Simulink并回车启动Simulink模块，然后添加模块。本电路需要的模块如下：正弦波源，这里使用的是Signal Processing Blocks
10、etDSP SourcesSine Wave，设定其幅度为2V，频率为1Hz。基带信号源，使用的是Communications BlocksetComm SourcesRandom Data SourcesBernoulli Binary Generator，可以产生随机数字波形。设置其，每个方波为1秒。乘法器，用的是SimulinkMath OperationsProduct。再加上三个示波器显示结果，示波器是SimulinkSinksScope。通过鼠标拖拽即可完成连线。图3.1 2ASK调制电路3.2 2ASK解调电路设计2ASK解调电路使用相干解调法，电路的制作方法和调制电路一样，需要
11、用到的模块有正弦波源，基带信号源，乘法器，示波器，这些和调制电路用的模块一样。正弦波源频率改为50Hz。1。其设置如图3.2。图3.2 抽样判决器设置此外还需用到低通滤波器，使用的是Signal Processing BlocksetFilteringFilteringFilter DesignsDigital Filter Design，其设置如图3.2所示：图3.3 低通滤波器设置最后得到2ASK解调电路如图3.3所示：图3.4 2ASK解调电路4 电路仿真4.1 2ASK调制电路仿真在设计完电路后对电路的原理进行仿真测试，点击Start simulation按钮即可开始仿真，然后双击示波
12、器就可以看见波形。2ASK调制结果所示：图4.1 正弦波图4.2 基带波型图4.3 2ASK波形4.2 2ASK解调电路仿真2ASK解调电路仿真方法同调制电路，结果如图：图4.4 基带波形图4.5 2ASK波形 低通滤波后波形图4.7 抽样判决后波形4.3 结果分析在调制结果波形中，在基带波形为1的地方，对应的2ASK波形有和载波相同的正弦波，基带波形为0处，对应的2ASK波形也为0，符合二进制振幅键控的特点，说明该电路实现了2ASK波形的调制。从解调结果波形，可以看出，2ASK波形经过与载波相乘，低通滤波后，已经有了基带波形的大致形状，但是有很多纹波，再经过抽样量化之后，就能调制出基带波形了
13、。调制后波形和调制前一样，说明电路工作正常。5 MATLAB代码实现加入高斯噪声的2ASK的调制与相干解调仿真代码:clc;clear all;close all;%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(0 1.2 -0.2 1.2);title(2ASK调制与解调 电信1006 钟晓明);%载波f=150;carry=cos(2*pi*f*t);%2ASK调制st=m.*carry;subplot(512);plot(t,st)axis(0 1.2 -1.2 1.
14、2)title(2ASK信号)%加高斯噪声 nst=awgn(st,70);%解调部分nst=nst.*carry;subplot(513)plot(t,nst)axis(0 1.2 -0.2 1.2);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(0 1.2 -0.2 1.
15、2);title(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(0 1.2 -0.2 1.2);title(经过抽样判决后的信号)%频谱观察%调制信号频谱df=f;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 电信1006 钟晓明)%信源频谱mf=fftshift(abs(fft(m);subplot(412)plot(f,mf)title(信源频谱)
16、% 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);6 课程设计心得体会通过本次课程设计，我们主解了要了2ASK调制与解调原理，特别是2AS调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLA等课程，以达到融会贯通的目的。我的任务是用Simulink来实现2AS
17、K调制解调系统。开始我对2ASK和Simulink了解特别少，通过查阅相关资料，我熟悉了2ASK调制解调原理，弄懂了2ASK与Simulink的关系，加深了对通信原理的认识，经过几天忙碌的课程设计我体会到了很多。首先，我意识到自己的知识还很欠缺，做设计的时候有遇到了很多困难，通过查阅相关书籍、文献，搞清 楚 原 理 框 图，为今后的实验及论文写作奠定比较扎实的理论；通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。另外课程设计提高了自己快速学习的能力，在如今信息化的社会，快速学习的能力显的越来越重要。其次，我认识到理论运用到实践的重
18、要性，正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的。所以在原理图的基础之上，设计具体的硬件实现流程图，利用将一个大而复杂的系统分解转化为多个小而简单的模块的思想，在进行整合、连接，将复杂的问题简单化。了解了更多关于通 信 的 知识，这样不仅加深我们对通信原理的认识，而且还及时真正做到了学以致用。最后，我明白了在学习中一定要多想、多问、多思考，遇到问题首先要自己解决，解决不了的找老师和同学帮忙，想想老师或者同学为什么要这么做，有没有更好的解决办法，只有这样我们才会不断进步。通过本次课程设计，加强了对通信系统原理的理解，学会查寻资料、方案比较，
19、以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。在此，要感谢老师对我们一直以来的关心和照顾，细心给我们解答疑惑，帮助我们更好的学习，同时还要谢谢同学们热情的帮助。参考文献1 樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯通信原理，第五版北京：国防工业出版社，20012 沈辉精通SIMULINK系统仿真与控制北京：北京大学出版社，20033 陈怀琛，吴大正，高西全Matlab及在电子信息课程中的应用，第三版北京：电子工业出版社，20064 张化光，孙秋野MATLAB/SIMULINK实用教程北京：人民邮电出版社，20095 陈怀琛Matlab及其在理工课程中的应用指南西安：西安电子科技大学出版社，2000 本科生课程设计成绩评定表姓 名钟晓明性 别男专业 班级电信1006课程设计题目：基于MATLAB的二进制振幅键控调制（2ASK）解调分析课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据： 指导教师签字：_ 年 月 日
信号分析与处理课程设计基于MATLAB的2ASK二进制振幅键控调制与解调分析
