1、沈阳理工大学课程设计 摘 要 洗手 在数字传输系统中 ， 吃饭 数字信号对高频载波进行调制 ， 吃饭 变为频带信号 ， 吃饭 通过信道传输 ， 吃饭 在接收端解调后恢复成数字信号 ， 吃饭 由于大多数实际信号都是带通型的 ， 吃饭 所以必须先用数字频带信号对载波进行调制 ， 吃饭 形成数字调制信号再进行传输 ， 吃饭 因此 ， 吃饭 调制解调技术是实现现代通信的重要手段 。 洗手 实现调试解调的方法有很多种 ， 吃饭 本文基于141A 所要求的 8FSK 信号参数 ,实现了 8FSK 信号的调制和解调方案 ,在实际应用中取得了很好的应用效果 。 洗手 1 短波中 8FSK 信号简介在多进制频移
2、键控中 ,载波频率随着 信号而变化 ,每个符号对应一个载波 。 洗手 以 8FSK为例 ,8FSK信号可以发送 8种符号 ,每符号有 3 bit,分别为 000,001,010,011,100,101,110,111 其信号表达式可以为 i()2S coscS其中 ,ES 为单位符号的信号能量 ;beefc 为载波角频 。 洗手洗手 洗手 关键字 ： beef8FSK 短波通信 调制 解调 洗手 沈阳理工大学课程设计 目 录 洗手 1.课程设计要求 1 洗手 2.课程设计目的 1 洗手 3.相关知识 1 洗手 3.1 MATLAB 简介 1 洗手 3.2 MATLAB 基本功能 1 洗手 3.
3、3 MATLAB 产品应用及特点 2 洗手 3.4 SIMULINK 简介 2 洗手 4.课程设计分析 3 洗手 4.1 设计原理 3 洗手 4.2 参数设置 5 洗手 5.仿真及其测试分析 7 洗手 结论 11 洗手 参考文献 11 洗手 洗手 洗手 洗手 沈阳理工大学课程设计 1 1.课程设计要求 洗手 1、 beef完成 8FSK 调制信号的产生 ， 吃饭 并进行时频域分析 。 洗手 洗手 2、 beef完成 8FSK 信号的数据解调 ， 吃饭 并对结果进行有效性验证 。 洗手 洗手 3、 beef利用 Matlab-Simulink 建立系统模型 。 洗手 洗手 4、 beef信号参数
4、 ： bef信息速率 150Hz， 吃饭 载波中心频率 15MHz， 吃饭 采样频率 120MHz。 洗手 洗手 5、 beef依据相关参数 ， 吃饭 产生 8FSK 调制信号 。 洗手 洗手 6、 beef设计一种方法完成 8FSK 信号的数据解调 。 洗手 洗手 2.课程设计 目的 洗手 1、 beef理解电子信号通信原理 。 洗手 洗手 2、 beef熟悉系统建模方法 。 洗手 洗手 3、 beef配置电子信号 ， 吃饭 设计相关应用方法 。 洗手 洗手 3.相关知识 洗手 3.1 MATLAB 简介 洗手 MATLAB 是矩阵实验室 (Matrix Laboratory)之意 。 洗手
5、 除具备卓越的数值计算能力外 ，吃饭 它还提供了专业水平的符号计算 ， 吃饭 文字处理 ， 吃饭 可视化建模仿真和实时控制等功能 。洗手 MATLAB 的基 本数据单位是矩阵 ， 吃饭 它的指令表达式与数学 ， 吃饭 工程中常用的形式十分相似 ， 吃饭 故用 MATLAB 来解算 问题要比用 C,FORTRAN 等语言完相同的事情简捷得多 ， 吃饭 当前流行的 MATLAB 5.3/Simulink 3.0 包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包 (Toolbox)。 洗手 工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包 。洗手 功能工具包用来扩充 MATLAB 的符号计算 ， 吃饭 可视化建
6、模仿真 ， 吃饭 文字处理及实时控制等功能 。 洗手 学科工具包是专业性比较强的工具包 ， 吃饭 控制工具包 ， 吃饭 信号处理工具包 ， 吃饭 通信工具包等都属于此类 。 洗手 MATLAB 具有许多的优点比如 ： beef语言简洁紧凑 ，吃饭 使用方便灵活 ， 吃饭 库函数极 其丰富 ;befMATLAB 既具有结构化的控制语句 (如 for 循环 ，吃饭 while 循环 ， 吃饭 break 语句和 if 语句 )， 吃饭 又有面向对象编程的特性 ;bef程序的可移植性很好 ， 吃饭 基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行 ， 吃饭 等等优点 。洗手 因此在各个学科和领
7、域得到了广泛的应用 。 洗手洗手 洗手 3.2 MATLAB 基本功能 洗手 MATLAB 是很实用的 数学软件它在数学类科技应用软件中在数值运算方面首沈阳理工大学课程设计 2 屈一指 。 洗手 MATLAB 可以进行运算 、 beef绘制函数和数据 、 beef实现算法 、 beef创建用户界面 、 beef 连接接其他编程语言的程序等 ， 吃饭 主要应用于工程计算 、 beef 控制设计 、 beef信号处理与通讯 、 beef金融建模设计与分析等领域 。 洗手 洗手 MATLAB 的基本数据单位是矩阵 ， 吃饭 它的指令表达式与数学 、 beef工程中常用的形式十分相似 ， 吃饭 故用
8、MATLAB 来解算问题要比用 C， 吃饭 FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多 ， 吃饭 并且 mathwork也吸收了像 Maple等软件的优点 ,使 MATLAB成为一个强大的数学软件 。 洗手 可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后 调用 ， 吃饭 此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序 ， 吃饭 用户可以直接进行下载就可以用 。 洗手洗手 3.3 MATLAB 产品应用及特点 洗手 MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作 ： beef 洗手 (1)数值分析 ;beef 洗手 (2)数值和符号计算 ;bee
9、f 洗手 (3)工程与科学绘图 ;beef 洗手 (4)控制系统的设计与仿真 ;beef 洗手 (5)数字信号处理技术 ;beef 洗手 (6)通讯系统设计与仿真 .洗手 其具有的特点为 ： beef洗手 (1)此高级语言可用于技术计算 洗手 (2)此开发环境可对代码 、 beef文件和数据进行管理 洗手 (3)交互式工具可以按迭代的方式探查 、 beef设计及求解问题 洗手 (4)二维和三维图形函数可用于可视化数据 洗手 (5)各种工具可用于构建自定义的图形用户界面 洗手 (6)友好的工作平台和编程环境 洗手 (7)简单易用的程序语言 洗手 (8)强大的科学计算机数据处理能力 洗手 洗手 洗
10、手 3.4 SIMULINK 简介 洗手 沈阳理工大学课程设计 3 SIMULINK 是 MATLAB 软件的扩展 ， 吃饭 它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包 ，吃饭 它与 MATLAB 语言的主要区别在于 ， 吃饭 其与用户 交互接口是基于 Windows 的模型化图形输入 ， 吃饭 其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建 ， 吃饭 而非语言的编程上 。 洗手 在 simulink 环境中 ， 吃饭 利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型 ， 吃饭 然后直接进行仿真 。 洗手 它为用户提供了方框图进行建模的图形接口 ，吃饭 采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一
11、样容易 。 洗手洗手 课程设计分析 洗手 4.1 设计原理 洗手 频移键控信号是用不同频率的载波来传递数字消息的 ,简称 FSK。 洗手 常见的FSK 有 ： bef2FSK、 bef3FSK、 bef4FSK、 bef6FSK、 bef8FSK、 befMFSK、 bef34FSK、 bef3 路 FSK、 bef7 路FSK 和 10 路 FSK 等等 。 洗手 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号二变化的数字调制 。 洗手 在二进制频移键控（ 2FSK）中 ， 吃饭 当传送 “1”码时对应于载波频率 ，吃饭 传送 “0”码时对应于载波频率 。 洗手洗手 (6.3-1)洗手 其中 ， 吃
12、饭 ， 吃饭 为频率为 的载波的初始 相位 ， 吃饭 为频率为的载波的初始相位 。 洗手 令 为 的反码 ， 吃饭 即 洗手 (6.3-2)洗手 则有 :当 时 ， 吃饭 ;bef当 时 ， 吃饭 则 2FSK 信号可表示为 :洗手 (6.3-3)洗手 其中 ， 吃饭 我们在分析中假设 为单个矩形脉冲序列 ， 吃饭 其表达式为 :洗手 洗手 由式 (6.3-3)可知 ， 吃饭 相位不连续的 2FSK 信号可以看成是两个 2ASK 调幅信号之和 。 洗手洗手 沈阳理工大学课程设计 4 短波 8FSK 调制解调实在二进制振幅键控的基础上 ， 吃饭 实现多路振幅的键控 。洗手 由于 FSK 信号和
13、PSK、 bef多路 、 bef噪声信号的频谱存在一定差异 ， 吃饭 即 PSK、 bef多路信号的频谱为梳状谱 ， 吃饭 而 FSK 信号存在分离的谱峰 ， 吃饭 这对信号分离有一定作用 。 洗手但在信号噪声较大或 FSK 信号频率分离相隔较小时 ， 吃饭 只利用频谱很难分离信号 。洗手 此外可利用希尔伯特变换提取信号瞬时频率 ， 吃饭 FSK 信号的瞬时频率呈现明显的台阶状 ， 吃饭 而 PSK、 bef多路 、 bef噪声信号的瞬时频率无等间隔台阶 。 洗手 信号瞬时幅度 、 bef瞬时频率参数的提取是将输入的实信号 x(t)进行希尔伯特变换 ， 吃饭 求得解析信号 z(t)。 洗手 z
14、(t)是一个函数 ， 吃饭 其实部为实信号 x(t)， 吃饭 其虚部是 x(t)的希尔伯特变换 y(t)， 吃饭 即 z(t)= x(t)+ jy(t)。 洗手 洗手 解析信号的构成公式为 ： beef洗手 (6)。 洗手 洗手 瞬时幅度（信号包络）为 ： beef洗手 (7)。 洗手洗手 瞬时相位 (t)可由解析表示式计算如下 ： beef洗手 tan-1y(t)/x(t) 若 x(t)0, y(t)0 洗手 -tan-1y(t)/x(t) 若 x(t)0 洗手 1(t)= /2 若 x(t)=0, y(t)0 洗手 +tan-1y(t)/x(t) 若 x(t)0, y(t)0 (8)洗手
15、3 /2 若 x(t)=0, y(t)0, y(t) 洗手 c(t)=c(t-1)+2 1(t-1)- 1(t)- (9)。 洗手洗手 c(t-1) 其他 洗手 求得无卷叠相位 ： beef (t)= 1(t)+c(t)。 洗 手洗手 瞬时频率可由瞬时相位的导数计算求得 ： beef洗手 f(t)=(d (t)/d(t)*(1/2 ) (10)。 洗手洗手 沈阳理工大学课程设计 5 8 进制数字频率调制是 2FSK 的推广 ， 吃饭 很大程度上提高了 频带利用率 。 洗手 一种多进制频移键控（ MFSK）信号调制分类厦解调的方法 ， 吃饭 选取截获接收机输出的MFSK 信号的时频曲线作为分类特
16、征 ； bef利用无监督聚类算法术取最佳聚类数 M，吃饭 利用时频曲线的变换估计码元宽度 ； bef利用对应最佳聚类数的聚类中心确定取判门限 ， 吃饭 通过对时频曲线抽判判决 ， 吃饭 实现了 MFSK 信号的解调 。 洗手 理论分析证明了此算法的可行性 。 洗手 此外还应用到频率的非相干解调原理 。 洗手洗手 原理图如下 ： beef洗手 洗手 图 4.1 原理图 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 4.2 参 数设置 洗手 从图 4-2 到 4-6 是调制解调的参数设置 。 洗手 洗手 沈阳理工大学课程设计 6 洗手 图 4.2 基带参数 洗手 洗手 图 4.3 载波参数 洗手
17、 洗手 图 4.4Analog Filter Design 参数 洗手 沈阳理工大学课程设计 7 洗手 图 4.5 Sampled Quantizer Encode 参数 洗手 洗手 图 4.6 Power Spectral Density1 参数 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 仿真及其测试分析 洗手 经运行后得出一下图形 ， 吃饭 从下图可见初步实现 8FSK 调制解调的沈阳理工大学课程设计 8 系统 。 洗手洗手 以下是仿真后的图形 ： bef洗手 洗手 图 5.1 洗手 图 5.2 到 5.5 是示波器显示图 ， 吃饭 分别显示 ： beef载波信号 ， 吃饭 基带信号 ， 吃饭 8FSK 信号 。 洗手洗手 洗手 图 5.2 洗手
