通信原理-试验二

电子科技大学通信学院《数字信号载波调制实验指导书》数字信号载波调制实验班级2016 学生 学号 教师 数字信号载波调制实验指导书数字信号载波调制实验一、实验目的1、运用MATLAB软件工具仿真数字信号的载波传输.研究数字信号载波调制ASK、FSK、PSK在不同调制参数下的信号变化及频谱。2、研究数字载波信号解调的基本原理。二实验原理数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控(ASK),频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通一断键控(OOK)。三进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f1,0对应于载波频率f2,二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽B与|f2f1|之和。在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和1800来分别表示1或0,二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。三、实验系统组成本实验是运用MATLAB软件的集成开发工具SIMULIK来实现对频移键控FSK、相移键控PSK、幅度键控ASK等系统的仿真，每个实验系统都是由各种模块组成的，实验者可以通过仿真研究FSK、PSK、ASK各种调制的波形及频谱，了解相干解调方式的原理。四、实验内容A.2ASK实验5年山UE5dLimScspsl图A.12ASK框图1、运行2ASK链路。2、观察并分析调制信号与已调信号的波形对比。11,依概率pa=《n10,依概率q• (t11,依概率pa=《n10,依概率q其中m(t)=Zag(t-nT)n当调制信号是1的时候，已调信号是正弦波形,调制信号是0的时候，对应已调信号0调制信号是0的时候，对应已调信号0图1.1调制信号与已调信号的波形3、观察并分析2ASK信号通过乘法器、低通滤波器后的波形。经过乘法器与本地载波相乘之后(t)=m(t)cos2兀ft•cos2兀ftc1+cos4kft)c再通过低通滤波器滤除高频部分，得到1m(t),由于低通滤波器是FIR滤

2波器，不是理想的低通滤波器，所以最后的信号存在一定的频率分量，不是方波信号。图1.2通过乘法器、低通滤波器后的波形4、观察并分析调制信号与解调信号的波形。经过乘法器和低通滤波器之后的信号为有波动的2m(t)，经过Relay滞环比较器，类似信号的判决，将大于0・25的部分输出为1，等于0.25的部分输出为0，得到方波信号。解调完全并通过Relay之后的信号波形上与调制信号一致，由于低通滤波器,导致与调制信号相比有一定的时延。图1.3调制信号与解调信号的波形5、观察并分析调制信号与解调信号的功率谱。方波信号的功率谱是，当由于matlab精度，会对无限长的频谱进行阶段,将横坐标范围放大，就会显示出一个冲击。已调信号频谱则是对调制信号胡频谱进行±1000Hz搬移，由于方波信号是类似sinc的函数，搬移之后，由于旁瓣部分相加，第一个旁瓣会比较大显现在频谱上，其他部分比较小显现不出来。未通过relay的解调信号是2m(t)，在横纵坐标范围之内只有中间一个冲击。4加4加图1.4调制信号功率谱45岂町nb-ELPn=UEn王aFiequenc^(kHzI45岂町nb-ELPn=UEn王aFiequenc^(kHzI图1.5已调信号功率谱F]AS-IQ'SprrtijrnIhkIH屉ViewAxes-Ci日的土僧心境hU#曾用ax.60-2U -16 -10Franw:977图1.6解调信号功率谱6、回答2ASK实验系统由哪些模块所组成。

*斯=/研COS2^f*斯=/研COS2^fctaS^-nTA 且jjr（f）BPF——-（^）~~1LPF-*Acos2^f.r 2cos"以对应到simulink框图中为：包括信号调制，产生2ASK信号；带通滤波器滤除其他频率成分；与本地载波相乘；低通滤波器滤除高频成分，剩下m(t)的部分；滞环比较器类似判决大于0・25的部分输出1，小于0.25部分输出0，得到解调出的方波信号。其中的延时器是由于带通滤波器具有时延的影响，要想相干解调，本地载波必须与调制的载波相干，所以使用Z48的延时器。B.2PSK实验图B.12PSK图B.12PSK框图1、运行2PSK链路。2、观察并分析调制信号与已调信号的波形对比。调制信号，通过Relay将｛0，1｝转换成｛1，-1｝m(t)=Zag(t-nT)n，，依概率pa=1 n[-1,依概率q已调信号s (t)=Am(t)cos2冗ft或者fAcos2兀ftfAcos2兀ft，a=1s (t)=< cn2psk [—Acos2兀ft，a=0cn，(n-1)<<t<吗图2.1调制信号与已调信号的波形3、观察并分析2PSK信号通过乘法器、低通滤波器后的波形。通过乘法器、低通滤波器(t)cos2兀ft(t)cos2兀ft•cos2兀ftcs(t)=m1+cos4kft)c再通过低通滤波器滤除高频部分，得到2m(t)，由于低通滤波器是FIR滤波器,不是理想的低通滤波器，所以最后的信号存在一定的频率分量，不是方波信号。Relay作为滞环比较器，通过设置的阈值上下限（1和0）来使有波动的信号变成一个方波信号。解调完全并通过Relay之后的信号波形上与调制信号一致，由于低通滤波器，导致与调制信号相比有一定的时延。图2.3调制信号与解调信号的波形5、观察并分析调制信号与解调信号的功率谱。方波信号的功率谱是，当由于matlab精度，会对无限长的频谱进行阶段,将横坐标范围放大，就会显示出一个冲击。已调信号频谱则是对调制信号胡频谱进行1000Hz搬移，由于方波信号是类似sinc的函数，搬移之后，由于旁瓣部分相加，第一个旁瓣会比较大显现在频谱上，其他部分比较小显现不出来。图2.4调制信号功率谱*5pearumScope□Xfilelook Sjmula:iDnH-lp卿，日Q•%， 的明口用工fln图2.5已调信号功率谱*5pearumScope□Xfilelook Sjmula:iDnH-lp卿，日Q•%， 的明口用工fln图2.5已调信号功率谱fileView由白sChannglsWindowHelp侬；->ax-palJEnbm.wpnulJbBIAI图2.6解调信号功率谱6、解释2PSK各模块在系统中所起的作用。2PSK信号的相干解调结构：息带序眼派出善息带序眼派出善对应到simulink框图中：包括将｛0，1｝序列的m(t)转换成｛1，-1｝的序列，信号调制，产生2PSK信号；带通滤波器滤除其他频率成分；低通滤波器，滤除高频成分，剩下m(t)的部分；通过滞环比较器，类似判决大于0・25的部分输出1，小于0.25部分输出0，得

到方波信号。C.2FSK到方波信号。C.2FSK图C.12FSK框图1、运行2FSK链路。2、观察并分析调制信号与已调信号的波形对比。已调信号:s2FSK(t)=Am(t)cos2兀ft+Am(t)cos2s2FSKm(t)为1时，载波频率是f；m(t)为0时，载波频率是f10

图3.1调制信号与已调信号波形3、观察2FSK信号两个支路在通过带通滤波器后的波形。通过不同的带通滤波器将不同的频率成分4和f1滤出来，变成两个支路,由于滤波器不是理想的低通滤波器，在应该为0的部分仍还有波动，间隙时刻频率可能会有一点改变。图3.2两个支路在通过带通滤波器后的波形3、观察分析2FSK信号两个支路在通过低通滤波器后的波形。很明显的看出，第一条之路的低通滤波器参数设置不是很合适。通过乘法器和低通滤波器之后，信号为-m(t)和1而2 211

图3.3两个支路在通过低通滤波器后的波形4、观察并分析调制信号与解调信号的波形。两支路解调信号进行判决操作，y1>y0结果为0，否则为1，得到最后的方波信号，与调制信号相同，只是由于低通滤波器，使二者有时延差。图3.4调制信号与解调信号波形5、观察并分析两个支路的解调信号与调制信号的功率谱。调制信号功率谱与PSK实验相同；已调信号功率谱就是将调制信号功率谱进行搬移±1000Hz和±3000Hz，调制后带宽变为If-fI+2B；两支路的解1 0调信号都是sinc函数。12图3.4已调信号功率谱HIvV^-nvAe«iCharrMliWndaivHilp勿0eu_2F£k75KldniESrcpeAFdflView加*ChannelEWindow-叫a-2D -10 ♦WnHIvV^-nvAe«iCharrMliWndaivHilp勿0eu_2F£k75KldniESrcpeAFdflView加*ChannelEWindow-叫a-2D -10 ♦WnIQ圳6。Frame.^77 FioqLKncy|khz:|用1n-;unn5r・aqri-&.ns40 -30 -20 -10 01Q2D3JJOBOFrjrrw:977 FnaquEnc'ifi'ld-tzl图3.5两支路解调信号功率谱6、分析2FSK系统的模块构成。FSK相干解调的结构是cos2笈工『对应到simulink