通信原理大型试验报告.docx
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通信原理大型试验报告
《通信原理大型实验》
实验报告
学生姓名：
王琼琼学号：
0705074103
贾惠宁学号：
0705074106
齐梦雅学号：
0705074112
张少芳学号：
0705074113
学院：
信息与通信工程学院
专业：
通信工程专业
实验题目：
2ASK、2FSK数字信号频带传输系统设计与仿真
完成时间：
2010年6月25日
指导教师：
赵冬娥于丽霞
一、实验内容
设计一个2ASK、2FSK数字调制器。
完成对2ASK、2FSK的调制与解调仿真电路设计，并对仿真结果进行分析。
理解2ASK、2FSK信号的产生，掌握2ASK、2FSK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图.
二、实验原理
振幅键控（也称幅移键控），记做ASK,或称其为开关键控（通断键控），记做OOK。
二进制数字振幅键控通常记做2ASK。
对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，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，使载波时断时续的输出，有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。
根据线性调制的原理，一个二进制的振幅调制信号可以表示完成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的乘积。
2ASK信号解调的常用方法主要有两种：
包络检波法和相干检测法。
包络检波法中带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。
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S（t）控制门的通断，S（t）＝1时开关导通；S（t）＝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。
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”，无载波输出时表示发送“0”。
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）。
2ASK信号的产生方法比较简单。
2ASK信号可视为ＰＮ随机序列S（t）与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK调制，即调幅法，也称其为乘积法。
相干检测法原理方框图上图所示。
相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。
利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s（t）信号。
低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。
由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。
虽然2ASK信号中确实存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。
因此，实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号。
2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为f0时代表传0，载频为f1时代表传1。
显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以f0和f1为载频、以an和an为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。
2FSK信号的典型时域波形如图5-1所示，其一般时域数学表达式为
一、图4-12FSK信号的典型时域波形
显然，h与模拟调频信号的调频指数的性质是一样的，其大小对已调波带宽有很大影响。
2FSK信号与2ASK信号的相似之处是含有载频离散谱分量，也就是说，二者均可以采用非相干方式进行解调。
三、总体设计
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S（t）控制门的通断，S（t）＝1时开关导通；S（t）＝0时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。
包络检波法的原理方框图如图2所示。
带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。
低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。
抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。
定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号
当h<1时，2FSK信号的功率谱与2ASK的极为相似，呈单峰状；当h>>1时，2FSK信号功率谱呈双峰状，此时的信号带宽近似为
2FSK信号的产生通常有两种方式：
（1）频率选择法；
（2）载波调频法。
由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（0→1或1→0）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。
载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终是连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。
四、详细设计及仿真结果分析
图12ASK信号调制与解调的仿真原理图
图22ASK信号调制与解调
图3调幅法生成2ASK信号
图4相干解调仿真模型
图5PN序列、载波及已调信号仿真结
图62ASK信号的频谱图
图7二进制移频键控2FSK
图8二进制移频键控2FSK非相干解调
图9二进制移频键控2FSK图形及频谱图
图102FSK的非相干解调波形
图112FSK的键控法产生法
图122FSK的键控法频谱图
图132FSK的相干解调
图142FSK相干解调波形
图15载波同步提取
图17载波同步提取波形
五、实验总结
通过本次通信原理软件设计，熟练掌握了Systemview软件的使用方法，深刻理解了2ASK，2FSK数字信号频带传输系统的原理，分别用不同的方法对其进行了生成调制与解调。
熟悉了用插入导频法提取载波，然后再进行相干解调。
在本次课程设计中，遇到了一些问题，在指导老师指导解决了这些问题，提高了我的动手能力和团队协作能力。
并且加深了自己对《通信原理》中学过的理论知识。
当然在实验中也出现了不少问题，但是在老师的细心指导下还是完成了实验仿真。
相信这一阶段的实验会给自己以后的学习带来很多帮助的，以后我也会更加努力地学习理论知识并将其运用到实践中，做到学以致用。
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