2ASK的相干解调器和非相干解调器的设计

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2013级学生通信系统仿真课程设计《通信系统仿真》课程设计报告书课题名称2ASK相干解调器和非相干解调器（包络检波法）设计姓名廖永丰学号131240134学院通信与电子工程学院专业通信工程指导教师肖湘讲师2015年12月22日1一、设计任务及要求：利用MATLAB软件设计一个2ASK相干解调器和非相干解调器,并且对给出信号经过各器件输出波形以及对解调原理进行分析,对输入数字信号序列进行抽样判决.在课程设计中,首先根据原理画出图形,然后构建解调电路,再利用Simulink中调出个元件组成电路,接着再设置解调电路中各个模块的参数并加以运行,并把运行仿真结果输入显示器,根据显示结果分析所设置的系统性能.通过对波形分析,验证课程设计的正确性。要求：通过利用matlabsimulink，熟悉matlabsimulink仿真工具。通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，相关概念。熟悉掌握2ASK的两种解调方法的基本原理，用matlab实现相干解调器和非相干解调器的设计。更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩验收盖章年月日22ASK相干解调器和非相干解调器（包络检波法）设计1设计目的（1）熟练掌握二进制数字振幅键控的基础知识，对2ASK的调制与解调有一定的了解。（2）熟练掌握相干解调和非相干解调的基本原理，熟练掌握matlabsimulink的使用，用matlabsimulink对系统进行建模，实现相干解调器和非想干解调器的设计。（3）培养自己分析问题和动手的能力。（4）培养查阅资料,独立思考问题的能力。（5）课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼分析解决实际问题的能力。让学生在设计的过程中验证理论的正确性，能更加深入的理解理论知识。2设计的主要内容和要求2.1主要内容利用MATLAB软件设计一个2ASK相干解调器和非相干解调器,并且对给出信号经过各器件输出波形以及对解调原理进行分析,对输入数字信号序列进行抽样判决.在课程设计中,首先根据原理画出图形,然后构建解调电路,再利用Simulink中调出个元件组成电路,接着再设置解调电路中各个模块的参数并加以运行,并把运行仿真结果输入显示器,根据显示结果分析所设置的系统性能.通过对波形分析,验证课程设计的正确性。2.2主要要求（1）通过利用matlabsimulink，熟悉matlabsimulink仿真工具的具体操作，学会建立具体模型。3na（2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，相关概念。熟悉掌握2ASK的两种解调方法的基本原理，并用matlabsimulink设计出2ASK的相干解调器和非相干解调器。（3）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力，达到彻底理解相关知识，掌握相关理论的水平。3设计原理数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出表示发送“0”。借助于幅度调制的原理，2ASK信号可表示为：2coscASKetstt（3.1）nSnstagtnT(3.2）其中s(t)为二进制单极性基带信号，为二进制码元序列，取值为1或0，基带波形g(t)通常取幅值为A，宽度为Ts的矩形脉冲，Ts为码元持续时间。2ASK信号有两种解调方法：相干解调和非相干解调。相干解调需要在接收端接入同频同相的载波，所以又称同步检测；非相干解调只需要检测出信号的包络，所以又称包络检波。3.1相干解调的设计原理相干解调是在接收端利用本地载波与接收信号进行相乘得到包含基带信号频率分量的输出信号,然后通过低通滤波器滤除无用频率分量让基带信号通过,4并将其送至抽样电路进行判决.因为在相干解调法中相乘器电路需要有相干载波这个信号是由收信机从接收信号中提取出来的,并且和接收信号的载波同频同相,所以这种方法比包络检波法要复杂些。相干解调法的原理图如图3.1。2ASKetacde输出cosct定时脉冲图3.12ASK信号的相干解调原理图3.2非相干解调的设计原理2ASKetabcd输出定时脉冲图3.22ASK信号的非相干解调原理图2ASK信号的非相干解调器原理图如图3.1所示。（1）使2ASK信号进入所设计的解调仿真系统开始解调过程。首先通过带通滤波器，使2ASK中的干扰减少，使波形更接近理想。（2）从带通滤波器出来后进入全波整流器，使2ASK的正弦波部分的波形的下半边都翻到上半边，从而方便下面的抽样判决。（3）从全波整流器出来后进入低通滤波器，低通滤波器会使在全波整流器中反折成的双峰波部分形整流成近似的矩形波形，这样就可以判决了。（4）从全波整流器出来后的近似于矩形的波形送入抽样判决器用定时脉冲进行抽样判决，有类矩形脉冲的部分判决为1，没有的部分判决为0，这样就可以判决出与输入数字信号序列一样的数字信号。4系统仿真带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器54.1相干解调器的仿真4.1.1建立模型用MATLAB的SIMULINK中的模块创建仿真系统，用正弦波和一个基带信号通过相乘器得到2ASK信号，然后依次通过相乘器和低通滤波器，最后通过抽样判决器得到解调后的信号。在SIMULINK模块中创建的仿真系统如下图所示：图4.1相干解调的模型建立4.1.2参数设定图4.2基带信号的参数设定6图4.3载波信号的参数设定图4.4低通滤波器的参数设定7图4.5抽样判决器的参数设定4.2非相干解调器的仿真4.2.1建立模型用MATLAB的SIMULINK中的模块创建仿真系统，用正弦波和一个基带信号通过相乘器得到2ASK信号，然后依次通过全波整流器和低通滤波器，最后通过抽样判决器得到解调后的信号。在SIMULINK模块中创建的仿真系统如下图所示：图4.6非相干解调的模型建立84.2.2参数设定图4.7基带信号的参数设定图4.8载波信号的参数设定9图4.9全波整流器的参数设定图4.10低通滤波器的参数设定图4.11抽样判决器的参数设定5仿真结果105.1相干解调器仿真结果5.1.1仿真波形图图5.1载波信号图5.2已调信号图5.3乘法器输出信号11图5.4滤波器输出信号图5.5基带信号和判决结果的比较5.1.2仿真结果分析通过仿真可以看出输入信号通过相干解调可以恢复出入信号的波形，该信道可以传输数字信号。本设计是由数字基带脉冲信号与载波信号相乘来实现振幅监控的调制，在对2ASK的解调过程中，低通滤波后的波形失真较大，经过抽样判决整形后可以再生数字基带脉冲。但是，在实践中，从2ASK信号提取载波需要相应的电路，将会给设备增加复杂性，为了简化备，目前已很少采用同步检波来解调2ASK信号。5.2非相干解调器仿真结果5.2.1仿真波形图12图5.6载波信号图5.7已调信号图5.8全波整流器输出信号13图5.9滤波器器输出信号图5.10基带信号和判决结果的比较5.2.2仿真结果分析通过仿真可以看出输入信号通过非相干解调可以恢复出入信号的波形，该信道可以传输数字信号。由于解调过程中我并没有加入噪声，因此带通滤波器的部分我也没有加入了，因此设计出来的系统误码率相对较小，但是，在现实生活中2ASK传输技术受噪声影响很大，因此传输效率较低，在实际中很少采用。6结论14这次本次通信系统仿真的课程设计，我选择的是用Simulink来实现2ASK相干解调器和非相干解调（包络检波法）器的设计。在此之前我对Simulink了解特别少，虽然这个这个学期上了通信系统仿真课，但是我只是偶尔使用它进行建模，完成老师布置的作业，并没有深入了解。在进行课程设计时，我通过查阅相关资料以及在同学的帮助下，我熟悉了2ASK两种解调方法的原理，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真的学会了很多。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。另外课程设计也提高了自己快速学习的能力，在短短的几天中，我对2ASK的解调原理已经完全掌握了。其次，我也深刻认识到理论运用到实践的重要性，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。所以在本学期学完通信原理与通信系统仿真之后，紧接着来一次通信系统仿真的课程设计是很有必要的。这样不仅加深我们对通信原理和通信系统仿真的理论知识的认识，而且还及时真正做到了学以致用。最后，我还懂得了理论与实践相结合的重要意义，以及二者的结合并非想象的那么简单，理论是抽象的，只有自己亲身的去实践和细细体会其中的每个细节过程才能真正的把这方面的内容和只是牢牢掌握住。在这次课程设计中，我的动手能力，独立思考能力，以及独立解决问题的能力都得到了很大的提高，这些都将是我人中的宝贵财富，是我受益终生。参考文献[1]曹雪虹，杨洁，童莹等，MATLAB/SystemView通信原理实验与系统仿真，北京：清华大学出版社，2015[2]樊昌信，曹丽娜，通信原理（第六版），北京：国防工业出版社，2015