本科毕业设计(论文)-BPSK调制解调系统的仿真设计

西安文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文（设计）题 目 BPSK调制解调系统的仿真设计 专业班级 09级电子信息工程（1）班 学 号 08101090114 学生姓名 王 龙 指导教师 刘密歌 设计所在单位 西安文理学院 2013年 5 月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目BPSK调制解调系统的仿真设计学生姓名王龙学 号08101090114专业班级1班指导教师刘密歌职 称副教授教 研 室电子信息工程毕业设计（论文）任务与要求本次毕业设计的任务:要求利用MATLAB来实现二相移相键控(BPSK)信号的调制与解调的仿真。具体要求如下：1.给出BPSK信号调制与解调的原理电路。2.利用MATLAB 的SIMULINK功能，对BPSK调制与解调的原理电路进行仿真实现。3.给出不同的数字基带信号在调制与解调过程中的时域波形，并将解调信号与原信号进行比较分析。4.按照毕业设计论文的书写规范，撰写毕业论文。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容1-2周3-5周6-9周10-12周13周根据任务书收集资料，完成开题报告熟悉BPSK信号调制与解调的工作原理及其软件实现的方法BPSK信号调制与解调的软件实现撰写论文答辩开始日期 2013.1.10 完成日期 2013.5.24 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目BPSK调制解调系统的仿真设计学生姓名王龙学 号08101090114专业名称电子信息工程指导教师刘密歌开题时间2013.3.2班 级1班一、选题目的和意义：通信发展到今天，以往的模拟通信系统中，调频制的抗干扰能力优于调幅制，而且设备也不太复杂，因而移频键控在数字通信中首先获得应用。后来出现的相对移相键控，它的抗起伏干扰能力比移频键控强，而占用的频带并不更宽。在平均功率相同的条件下，移相键控信号解调时，判决错误的概率最小。因而在起伏干扰严重，且频带又比较紧张的信道中，移相键控比移频键控更受欢迎。因此，它是一种比较优越的调制方式，故其得到了广泛的应用。通过本课程设计的展开，我能够掌握通信原理中的数字信号的BPSK调制和解调，并能用MATLAB中的SIMULINK功能，对BPSK调制与解调的原理电路进行仿真实现，进而对通信理论得以完整的学习认识。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势：BPSK调制解调系统在无线电通信技术中，占有十分重要的位置，现代战场上的一些重要保护目标。在现有中近程防护体系上，研究近程防御体系。而近程目标探测雷达是集搜索、跟踪、火控功能于一体，主要关注近程高速探测目标。雷达信号对目标参数的检测，估计精度、目标识别能力和抗干扰性能等都有着重要影响，是近程目标探测雷达总体设计中的重要内容之一。通过BPSK调制解调系统在雷达中发挥作用，使其精确探测近程目标实施精确防御打击，保护重要目标。因此，BPSK在其他领域运用也相当广泛，在国内外的数字通信，军事领域，卫星通讯等都有BPSK调制解调系统的运用，可以说未来在国际国内科技领域BPSK调制解调系统的应用会更加广泛。三、主要研究内容：1 绘制BPSK信号调制与解调的原理电路图。2 利用MATLAB 的SIMULINK功能，对BPSK调制与解调的原理电路进行仿真实现。3. 给出不同的数字基带信号在调制与解调过程中的时域波形，并将解调信号与原信号进行比较分析。指导教师意见及建议： 签字： 年 月 日教研室审核意见： 签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目BPSK调制解调系统的仿真设计学生姓名王龙学 号08101090114专业名称电子信息工程指导教师刘密歌检查时间2013-4-23班 级1班毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况本人在2013年3月5日开题后开始着手准备，在3月25日左右基本完成了对基础知识的学习，熟悉了调制与解调的基本原理，并确定了使用matlab中的SIMULINK组件作为仿真的软件。3月25日至四月10日，开始搜集资料，查看相关文献，着手原理框图的设计，至四月下旬，基本完成了对原理框图的设计。选用软件版本为matlab7.0 ，目前已完成对matlab的软件的下载安装，近期开始熟悉SIMULINK，了解它的各个模块作用，然后开始绘制仿真电路图进而实现仿真。指 导 教 师 意 见 “中期检查”主要检查毕业设计进度，主要检查以下内容：a. 学生是否清楚自己的工作内容和技术路线b. 能否按进度完成设计任务c. 能否与指导教师保持正常的师生指导关系签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名王 龙学 号08101090114专 业电子信息工程班 级1班毕业设计（论文）题目BPSK调制解调系统的仿真设计设计（论文）起止时间2013年 01月 10日至 2013年 05月 24日 指导教师评语：（应从选题、收集资料与运用、论点、论述依据、结论、论证方法、写作规范以及日常表现等方面对论文进行评述。）建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名王 龙学 号08101090114专 业电子信息工程班 级1班毕业设计（论文）题目BPSK调制解调系统的仿真设计设计（论文）起止时间2013年 01月 10日至 2013年 05月 24日 评阅教师评语：（应从选题、写作规范、问题论证或说明效果等方面对论文进行评述）建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名王 龙学 号08101090114专业名称电子信息工程答辩时间13年5月22日答辩地点C0410指导教师刘密歌题 目BPSK调制解调系统的方针设计答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称刘密歌副教授王军琴讲师杨秋芬讲师卢一鑫助理实验师提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级学院答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。3、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（60分）。BPSK调制解调系统的仿真设计摘要：在21世纪的现阶段，数字通信系统是现代通信系统的主流，在社会生活各个方面占据重要地位。调制与解调是一个不可缺少的环节，它大大提高了信号的传输性能和安全性。BPSK作为数字通信系统中的一种简单、基础的调制解调方法，抗干扰能力强，容易仿真实现。在了解并掌握了BPSK调制与解调原理后，我又学习了解了MATLAB软件中的SIMMULINK功能组件，熟悉了各个模块库的作用，并用它设计了仿真电路图，用示波器观察调制与解调信号的波形在输入与输出前后差异，以此波形差异来分析本系统的性能，最后得出结论设计实践与理论是否相符合。关键词： BPSK； 调制； 解调； SIMULINKTHE simulation of BPSK Modulation and Demodulation system design Abstract：At this stage in the 21st century ,digital communication system is the mainstream of the modern communication system ,it has an important role in social life each aspect .Modulation and demodulation is an indispensable link, it greatly improved the signal transmission performance and security .BPSK as in digital communication system, a simple, basic demodulation method ,Anti-interference ability is strong, easy to implement the simulation. In understanding and mastering the BPSK modulation and demodulation principle, I have learn SIMULINK function components in the MATLAB software ,familiar with the function of each module library, and it designs the simulation diagram ,Modulation and demodulation signal waveform oscilloscope observation are used in difference before and after the input and output .Finally come to the conclusion whether conform to design practice and theory.Key words：BPSK； Modulation； Demodulation； SIMULINK目录目录第一章 绪论11.1 选题的目的与意义11.2 BPSK的发展趋势11.3 本课题主要讨论问题11.4 本章小结2第二章BPSK的工作原理32.1 BPSK的调制32.2 BPSK的解调42.3. 本章小结5第三章 SIMULINK软件的介绍63.1通信系统仿真的概念63.2 MATLAB软件介绍63.3 SIMULINK软件介绍63.3.1 SIMULINK优点及特点73.3.2 Simulink的启动83.3.3 Simulink模块库的介绍103.3.4 Simulink的菜单简介173.3.5 Simulink的模块参数与属性的设置193.3.6运行仿真203.3.7 本章小结20第四章 BPSK调制解调系统的仿真214.1 BPSK调制与解调仿真模型图214.2 BPSK调制与解调仿真模块介绍214.3 BPSK调制与解调仿真的参数设置234.4 BPSK调制与解调过程说明264.4 BPSK调制与解调的仿真结果274.5 BPSK调制与解调的仿真结果分析284.6 本章小结28结束语29致谢30参考文献31附录32第2页西安文理学院本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 选题的目的与意义通信发展到今天，以往的模拟通信系统中，调频制的抗干扰能力优于调幅制，而且设备也不太复杂，因而移频键控在数字通信中首先获得应用。后来出现的相对移相键控，它的抗起伏干扰能力比移频键控强，而占用的频带并不更宽。在平均功率相同的条件下，移相键控信号解调时，判决错误的概率最小。因而在起伏干扰严重，且频带又比较紧张的信道中，移相键控比移频键控更受欢迎。因此，它是一种比较优越的调制方式，故其得到了广泛的应用。通过本课程设计的展开，我能够掌握通信原理中的数字信号的BPSK调制和解调，并能用MATLAB中的SIMULINK功能，对BPSK调制与解调的原理电路进行仿真实现，进而对通信理论得以完整的学习认识。1.2 BPSK的发展趋势BPSK调制解调系统在无线电通信技术中，占有十分重要的位置，现代战场上的一些重要保护目标。在现有中近程防护体系上，研究近程防御体系。而近程目标探测雷达是集搜索、跟踪、火控功能于一体，主要关注近程高速探测目标。雷达信号对目标参数的检测，估计精度、目标识别能力和抗干扰性能等都有着重要影响，是近程目标探测雷达总体设计中的重要内容之一。通过BPSK调制解调系统在雷达中发挥作用，使其精确探测近程目标实施精确防御打击，保护重要目标。因此，BPSK在其他领域运用也相当广泛，在国内外的数字通信，军事领域，卫星通讯等都有BPSK调制解调系统的运用，可以说未来在国际国内科技领域BPSK调制解调系统的应用会更加广泛。1.3 本课题主要讨论问题本课题主要针对BPSK的调制和解调方案进行讨论、设计并仿真。在深刻理解BPSK通信系统的特性之后，设计BPSK的调制和解调电路，利用Simulink软件进行仿真。给出不同的数字基带信号在调制与解调过程中的时域波形，并将解调信号与原信号进行比较分析。1.4 本章小结 通过本章让我们首先确定了本次设计的目的和意义，了解了BPSK调制与解调原理在现代数字通信系统中的作用及发展方向，以及本次论文设计所要涉及的问题和通过MATLAB中的SIMULINK功能仿真实现。第二章BPSK的工作原理2.1 BPSK的调制 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK）信号。通常用已调信号载波的0度和180度分别表示二进制数字基带信号的1和0.二进制移相键控信号的时域表达式为： （式21）其中，与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，应选择双极性，即当发送概率为P，当发送概率为1-P, 。若是脉宽为、高度为1的矩形脉冲，则有： 当发送概率为P时， （式22）发送概率为1-P时， （式23）由（式22）和（式23）可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号取0度相位，当发送二进制符号为0时，取180度相位，则有，其中发送符号1，发送符号0，。这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字调制信号的调制方式，称为二进制绝对移向方式。下面为2PSK信号调制原理框图2.1所示：S(t)码型变换乘法器图2.1:2PSK信号的调制原理图（模拟调制方法）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。2.2 BPSK的解调2PSK信号的解调通常都采用相干解调，解调器原理如图2.3所示，在相干解调过程中需要用到和接收的2PSK信号同频同相的想干载波。带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉脉冲 冲 输出abcdeTs1010 tb1 tt ttt11100adec图2.3：BPSK相干解调图2.4 BPSK解调各点时间波形在2PSK相干信号解调过程中，当回复的相干载波产生180度倒相时，解调出的数字基带信号与将发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部错误，这通常称为“倒”现象。2.3. 本章小结透过本章我们了解BPSK的调制与解调原理，为接下来的仿真设计掌握好了理论方向，为设计好仿真打下了基础。第三章 SIMULINK软件的介绍3.1通信系统仿真的概念通信系统的性能通过仿真来表现，通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好的研究通信系统性能。3.2 MATLAB软件介绍美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。 Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。3.3 SIMULINK软件介绍Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一 。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。 3.3.1 SIMULINK优点及特点Simulik具有以下优点及特点(1) 结构和流程清晰，它外表以方块图形呈现，采用分层结构。既适于自下而上的设计流程，又适于自下而上逆程设计。(2) 仿真更为精细。它提供的许多模块更接近实际，为用户摆脱理想化假设的无奈开辟了途径。模型内码更容易向DSP，FPGA等硬件移植。(3) 丰富的可扩充的预定义模块库。(4) 交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。(5) 以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。(6) 通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。(7) 提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成。(8) 使用Embedded MATLAB 模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法 。(9) 用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型。(10) 图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为。(11) 可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号 参数和测试数据。3.3.2 Simulink的启动1、启动Simulink，通常有两种方法：（1）在MATLAB命令窗口中直接输入Simulink命令；（2）在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮，如图3.1所示图 3.1 启动方式这样就可打开了Simulink的Simulink Library Brower(库模块浏览器)，如图3.2所示。图3.2 Simulink库模块浏览器2、新建模型窗口如图在菜单栏中执行File/New/Model命令，就建立了一个名为untitled的模型窗口3.3所示。在建立了空的模块窗口后，用户可以在此窗口中创建自己需要的Simulink模型。图3.3 新建的空白模块窗口3.3.3 Simulink模块库的介绍在库模块浏览器中单击Simulink前面的“+”号，就能够看到Simulink的模块库，如图3.2所示。 （1） 连续模块库(Continuous)在连续模块(Continuous)库中包括了常见的连续模块，这些模块如图3.4所示图 3.4 连续模块库1. 积分模块(Integrator)：功能：对输入变量进行积分。说明：模块的输入可以是标量，也可以是矢量；输入信号的维数必须与输入信号保持一致。2. 微分模块(Derivative)功能：通过计算差分u/ t近似计算输入变量的微分。3. 线性状态空间模块(State-Space)功能：用于实现以下数学方程描述的系统：4. 传递函数模块(Transfer Fcn)功能：用执行一个线性传递函数。5. 零极点传递函数模块(Zero-Pole)功能：用于建立一个预先指定的零点、极点，并用延迟算子s表示的连续。6存储器模块(Memory)功能：保持输出前一步的输入值。7传输延迟模块(Transport Delay)功能：用于将输入端的信号延迟指定的时间后再传输给输出信号。8可变传输延迟模块(Variable Transport Delay)功能：用于将输入端的信号进行可变时间的延迟。（2）离散模块库(Discrete)离散模块库(Discrete)主要用于建立离散采样的系统模型，包括的主要模块如图3.5所示图 3.5 离散模块库(Discrete)1零阶保持器模块(Zero-Order-Hold)功能：在一个步长内将输出的值保持在同一个值上。2单位延迟模块(Unit Delay)功能：将输入信号作单位延迟，并且保持一个采样周期相当于时间算子z-1 。3离散时间积分模块(Discrete Time Integrator)功能：在构造完全离散的系统时，代替连续积分的功能。使用的积分方法有：向前欧拉法、向后欧拉法、梯形法。4离散状态空间模块(Discrete State Space)功能：用于实现如下数学方程描述的系统：5离散滤波器模块(Discrete Filter)功能：用于实现无限脉冲响应(IIR)和有限脉冲响应(FIR)的数字滤波器。6离散传递函数模块(Discrete Transfer Fcn)功能：用于执行一个离散传递函数。7离散零极点传递函数模块(Discrete Zero-Pole)功能：用于建立一个预先指定的零点、极点，并用延迟算子z-1表示的离散系统。8一阶保持器模块(First Order Hold) 功能：在一定时间间隔内保持一阶采样。（3）函数与表格模块库(Function & Table)函数与表格模块库(Function & Table)主要实现各种一维、二维或者更高维函数的查表，另外用户还可以根据自己需要创建更复杂的函数。该模块库包括多个主要模块、如图3.6所示。图3.6 函数与表格模块库(Function & Table)1. 一维查表模块(Look-Up Table) 一维查表模块(Look-Up Table)实现对单路输入信号的查表和线性插值。2二维查表模块(Look-Up Table 2-D)功能：根据给定的二维平面网格上的高度值，把输入的两个变量经过查表、插值，计算出模块的输出值，并返回这个值。说明：对二维输入信号进行分段线性变换。3自定义函数模块(Fcn)功能：用于将输入信号进行指定的函数运算，最后计算出模块的输出值。说明：输入的数学表达式应符合C语言编程规范；与MATLAB中的表达式有所不同，不能完成矩阵运算。4MATLAB函数模块(MATLAB Fcn)功能：对输入信号进行MATLAB函数及表达式的处理。说明：模块为单输入模块；能够完成矩阵运算。注意：从运算速度角度，Math function模块要比Fcn模块慢。当需要提高速度时，可以考虑采用Fcn 或者S函数模块。5S-函数模块(S-Function)功能：按照Simulink标准，编写用户自己的Simulink函数。它能够将MATLAB语句、C语言等编写的函数放在Simulink模块中运行，最后计算模块的输出值。（4）数学模块库(Math) 数学模块库(Math)包括多个数学运算模块，如图3.7所示图 3.7 数学模块库(Math)1. 求和模块(Sum)功能：求和模块(Sum)用于对多路输入信号进行求和运算，并输出结果。2. 乘法模块(Product)功能：乘法模块(Product)用于实现对多路输入的乘积、商、矩阵乘法或者模块的转置等。3. 矢量的点乘模块(Dot Product)功能：矢量的点乘模块(Dot Product)用于实现输入信号的点积运算。4. 增益模块(Gain)功能：增益模块(Gain)的作用是把输入信号乘以一个指定的增益因子，使输入产生增益。5. 常用数学函数模块(Math Function)功能：用于执行多个通用数学函数，其中包含exp、log、log10、square、sqrt、pow、reciprocal、hypot、rem、mod等。6. 三角函数模块(Trigonometric Function)功能：用于对输入信号进行三角函数运算，共有10种三角函数供选择。7. 特殊数学模块 特殊数学模块中包括求最大最小值模块(MinMax)、取绝对值模块(Abs)、符号函数模块(Sign)、取整数函数模块(Rounding Function)等。8. 数字逻辑函数模块 数字逻辑函数模块包括复合逻辑模块(Combinational Logic)、逻辑运算符模块(Logical Operator)、位逻辑运算符模块(Bitwise Logical Operator)等。9. 关系运算模块(Relational Operator) 关系符号包括：=(等于)、(不等于)、(小于)、(大于)、=(大于等于)等。10. 复数运算模块 复数运算模块包括计算复数的模与幅角(Complex to Magnitude-Angle)、由模和幅角计算复数(Magnitude-Angle to Complex)、提取复数实部与虚部模块(Complex to Real and Image)、由复数实部和虚部计算复数(Real and Image to Complex)。（5）信号与系统模块库(signals &Systems)信号与系统模块库(signals &Systems)包括的主要模块如图3.8所示 图3.8信号与系统模块库(signals &Systems)1. Bus 信号选择模块(Bus Selector)功能：用于得到从Mux模块或其它模块引入的Bus信号。2. 混路器模块(Mux)功能：把多路信号组成一个矢量信号或者Bus信号。3.分路器模块(Demux)功能：把混路器组成的信号按照原来的构成方法分解成多路信号。4. 信号合成模块(Merge)功能：把多路信号进行合成一个单一的信号。5. 接收/传输信号模块(From/Goto)功能：接收/传输信号模块(From/Goto)常常配合使用， From模块用于从一个Goto模块中接收一个输入信号，Goto模块用于把输入信号传递给From模块。6初始值设定模块(IC)功能：初始值设定模块(IC)用于设定与输出端口连接的模块的初始值。（6）信号源模块库(Sources)信号源模块库(Sources)包括的主要模块如图3.9图3.9信号源模块库(Sources)1. 示波器模块(Scope)功能：显示在仿真过程中产生的输出信号，用于在示波器中显示输入信号与仿真时间的关系曲线，仿真时间为x轴。2. 二维信号显示模块(XY Graph)功能：在MATLAB的图形窗口中显示一个二维信号图，并将两路信号分别作为示波器坐标的x轴与y 轴，同时把它们之间的关系图形显示出来。3. 显示模块(Display)功能：按照一定的格式显示输入信号的值。可供选择的输出格式包括：short、long、short_e、long_e、bank等。4. 输出到文件模块(To File)功能：按照矩阵的形式把输入信号保存到一个指定的MAT文件。第一行为仿真时间，余下的行则是输入数据，一个数据点是输入矢量的一个分量。5. 输出到工作空间模块(To Workspace)功能：把信号保存到MATLAB的当前工作空间，是另一种输出方式。6. 终止信号模块(Terminator)功能：中断一个未连接的信号输出端口。7. 结束仿真模块(Stop simulation)功能：停止仿真过程。当输入为非零时，停止系统仿真3.3.4 Simulink的菜单简介当新建一个空白文档准备使用模块连接电路时，会有如下图3.10的窗口，而表3.11则是对窗口的菜单栏的说明。图3.10 新建空白文档菜单名菜单项功能FileNewModel新建模型Model properties模型属性PreferencesSIMULINK界面的默认设置选项Print打印模型Close关闭当前Simulink窗口Exit MATLAB退出MATLAB系统EditCreate subsystem创建子系统Mask subsystem封装子系统Look under mask查看封装子系统的内部结构Update diagram更新模型框图的外观ViewGo to parent显示当前系统的父系统Model browser options模型浏览器设置Block data tips options鼠标位于模块上方时显示模块内部数据Library browser显示库浏览器Fit system to view自动选择最合适的显示比例Normal以正常比例(100%)显示模型SimulationStartStop启动停止仿真PauseContinue暂停继续仿真Simulation Parameters设置仿真参数Normal普通Simulink模型Accelerator产生加速Simulink模型FormatText alignment标注文字对齐工具Filp name翻转模块名ShowHide name显示隐藏模块名Filp block翻转模块Rotate Block旋转模块Library link display显示库链接ShowHide drop shadow显示隐藏阴影效果Sample time colors设置不同的采样时间序列的颜色Wide nonscalar lines粗线表示多信号构成的向量信号线Signal dimensions注明向量信号线的信号数Port data types标明端口数据的类型Storage class显示存储类型ToolsData explorer数据浏览器Simulink debuggerSimulink调试器Data class designer用户定义数据类型设计器Linear Analysis线性化分析工具 表 3.11 菜单栏的说明3.3.5 Simulink的模块参数与属性的设置1.方法：在所建立的模型窗口中，选中相应的模块，单击右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“Block parameters”选项(如图3.12所示)，即可打开该模块的参数设置对话框，如图3.12所示。右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“Block Properties”选项，即可打开该模块的属性设置对话框，如图3.12所示。图3.13 模块的参数设置2. 模块的连接 一般情况下，每个模块都有一个或者多个输入口或者输出口。输入口通常是模块的左边的“”符号；输出口是右边的“”符号。如图3.13（a）所示模块的连接方法：把鼠标指针放到模块的输出口，这时，鼠标指针将变为“+”十字形；然后，拖运鼠标至其它模块的输入口，这时信号线就变成了带有方向箭头的线段。此时，说明这两个模块的连接成功，否则需要重新进行连接。如图3.13（b）所示图 3.13 模块的链接 （a）图 3.13 模块的链接 （b）3.3.6运行仿真在运行仿真之前，首先保存已设置和连接的模型，然后就可以运行仿真。点击菜单栏下方那个黑三角形图标就可以启动仿真。3.3.7 本章小结 本章主要介绍了MATLAB中的SIMMULLINK组件，如何启动SIMULINK，以及SIMULINK所包含的模块库的介绍，参数设置方法，让我们对SIMULINK有了一个基本的认识。第四章 BPSK调制解调系统的仿真4.1 BPSK调制与解调仿真模型图 根据BPSK的调制解调原理构建电路原理图，然后运用SIMULINK构建仿真电路图，如图4.1为BPSK的仿真电路图图4.1 BPSK的仿真电路图4.2 BPSK调制与解调仿真模块介绍1、随机信号 图4.2 伯努利二进制信号发生器利用伯努利二进制信号发生器产生随机二进制信号，锯齿波形。2、正弦载波图4.3正弦波信号用正弦波作为载波，通过乘法器与调制后的波形相乘。3、输入常数图4.4输入常数器产生一个常数，该常数可以是实数，也可以是复数。4、乘法器图4.4 乘法器通过乘法器用于实现对多路输入的乘积、商、矩阵乘法或者模块的转置等。5、带通滤波器图4.5 带通滤波器带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带，同时限制所有通带外频率的波通过。6、低通滤波器图4.6 低通滤波器低通滤波器是容许低于截至频率的信号通过， 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同7、示波器图4.7示波器示波器用于显示在仿真过程中产生的输出信号，用于在示波器中显示输入信号与仿真时间的关系曲线，仿真时间为x轴。4.3 BPSK调制与解调仿真的参数设置1 .信号发生器的元件参数设置如图4.8所示 图4.8 伯努利信号发生器参数设置.2. 正弦信号参数设置如图4.9图4.9 正弦信号参数3. 乘法器参数设置图4.10 乘法器参数设置4. 带通滤波器参数设置，如图4.11图4.11 带通滤波器参数设置5低通滤波器参数设置，如图4.12。图4.12 低通滤波器6示波器参数设置，如图4.13图4.13 示波器参数设置4.4 BPSK调制与解调过程说明一调制过程1. 通过信号发生器输入随机二进制码。2. 经过双极性转换器，然后与正弦载波相乘，完成调制过程，如图4.14过程所示S(t)码型变换乘法器图4.14 调制过程二解调过程BPSK的解调采用相干解调法1.调制后的波形经过带通滤波器。2.与正选载波相乘后经过低通滤波器。3.经过抽样判决器，完成这一相干解调过程，图4.15为整个解调过程。带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉 冲 输出abcde图4.15 想干解调过程4.4 BPSK调制与解调的仿真结果用SIMULINK连接好仿真电路图，则开始仿真。如下图所示，图4.16是BPSK调制部分的仿真结果。图4.16 BPSK调制与解调仿真结果4.5 BPSK调制与解调的仿真结果分析如上图4.16 这是本次仿真的结果，从图上我们可以看出，第一行信号为输入随机二进制信号波形，第二行为输入的正弦载波，第三行波形为第一行经过双极性转换器后的双极性码，第四行为经过调制后的波形，第五行为经过带通滤波器的波形，第六行是与正弦载波进行相乘后的波形，第七行是经过低通滤波器的波形，第八行是经过解调后的输出波形。通过比较输入的原始随机信号和解调后的波形，我们可以看出部分波形出现反相，这就是BPSK的倒现象。产生倒现象的主要原因是在2PSK相干信号解调过程中，当回复的相干载波产生180度倒相时，解调出的数字基带信号与将发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部错误，这通常称为“倒”现象。总的说来验证了BPSK的调制与解调原理，完成本次毕业设计。4.6 本章小结本章主要完成了本次毕业设计的核心部分，仿真，通过上一章熟悉SIMULINK软件后，画出仿真电路图，完成仿真输出。结束语本次课程设计历时五个月的制作，终于圆满的画上了句号。发现了自己存在的问题很多很多。理论知