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幅移键控2ASK系统设计‘ 建模与计算机仿真分析

  幅移键控2ASK系统设计‘ 建模与计算机仿真分析_信息与通信_工程科技_专业资料。硬件与仿线ASK系统设计及仿真

  硬件与仿真课程设计报告 题目: 2ASK 系统设计及仿真 系 别 信息工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师 提交日期 2 目录 1 前言.........................................1 2 设计内容.....................................2 2.1 2ASK 工作原理...........................2 2.2 2ASK 仿真电路...........................3 2.2.1 模拟调制法仿真电路.................3 2.2.2 键控法仿真电路.....................4 2.2.3 2ASK(OOK)信号的解调仿线 System View 系统时钟及采样率设置..5 2.3 2ASK 仿真结果与分析.....................6 2.3.1 2.3.2 2.3.3 模拟调制法仿真电路结果............6 键控法仿真电路结果...............6 2ASK 信号的解调仿真电路结果.......7 3 实习总结....................................8 参考文献 前言 数字信号有两种传输方式,分别是基带传输方式和调制传输方式,即带通, 在实际应用中, 因基带信号含有大量低频分量不利于传送,所以必须经过载波和 调制形成带通信号, 通过数字基带信号对载波某些分量进行控制,使之随基带信 号的变化而变化, 这一过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原 成数字基带信号的过程称数字解调。在通信系统中,作为载波的正弦波有幅度、 频率和相位三个参数,对应的也就有三种基本的调制方式:调幅、调频和调相。 由于数字信号不同于模拟信号的特殊性,在数字载波通信中,这三种基本的调制 方式分别被称为振幅键控(ASK) 、频移键控(FSK) 、相移键控(PSK) 。综合我们 学过的知识,进一步学习二进制数字调制原理,了解 2ASK 调制解调的原理、方 法、性能。在通信系统仿真软件 System View 上设计出仿真电路框图,对设计项 目进行调试、仿真,对仿真结果进行分析。二进制幅度键控(2ASK)方式是数字 调试方式中最早也是最简单的一种方法, 常常作为研究其他数字调试方式的基础, 因此要熟悉它。 1 2 设计内容 2.1 2ASK 工作原理 振幅键控是利用载波的幅度变换来传递数字信息, 而其频率和初始相位保持 不变。二进制振幅键控信号的产生方法(调制方法)有两种。图 1 是一般的模拟 幅度调制方法; 图 2 是最简单的形式,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又称通断键控(OOK) 。 图 1 模拟调制法 2ASK 信号的表达式为:e 2 ASK (t ) ? s(t ) cos w c t 图 2 键控法 2ASK/OOK 信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解 调(同步检测法) 。 非相干解调原理框图如图 3 2 图 3 非相干解调原理框图 非相干解调又称为包络检波法,原理图如图 3,在图中,接收信号首先通过 一个带通滤波器, 滤除带外噪声和杂散信号,图中的整流器和低通滤波器构成了 一个包络检波器, 再连接一个抽样判决器,用来对解调后的有畸变的数字 i 信号 进行定时判决,以提高数字信号的接受性能。 相干解调原理框图如图 4 图 4 相干解调原理框图 相干解调是另外一种常见的解调方法,它是在接收端利用本地载波与接收信 号相乘, 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除去无用 频率分量让基带信号通过, 并将其送至抽样电路进行判决。相干解调中需要有相 干载波, 这个信号是收信机从接收信号中提取出来的,所以要和接收信号的载波 同频同相,这种方法比包络检波要复杂一些。 2.2 2ASK 仿线模拟调制法仿真电路 模拟调制法 systemview 仿线 模拟调制法仿线 键控法仿真电路 键控法仿真电路 systemview 仿线 键控法仿线ASK(OOK)信号的解调仿线ASK(OOK)信号的解调仿线ASK 信号的解调仿线 System View 系统时钟及采样率设置 System View 系统时钟及采样率设置如图 8 5 图 8 system view 系统时钟及采样率设置 2.3 2ASK 信号仿线 模拟调制法仿真电路结果 模拟调制法仿线 模拟调制法仿真电路 分析:三幅图分别为二进制基带信号 s(t)、载波信号、2ASK 信号,模拟调 制法输出信号是将随机信号与载波信号相乘得到的波形,由图形可知,当随机信 号输入为 0 时得到的波形也为 0,当随机信号输入为 1 时得到的波形与载波波形 一致,满足 2ASK 表达式。 2.3.2 键控法仿真电路结果 键控法仿线 键控法仿线 分析:三幅图分别为二进制基带信号、载波信号、2ASK 信号,从键控法原理 图可知,2ASK 信号是由载波信号和二进制基带信号经过一个单刀双掷开关得到 的。从图 10 可以看出载波在数字信号 1 或 0 的控制下通或断,在信号为 1 的状 态下载波接通, 此时传输信道上有载波出现; 在信号为 0 的状态下, 载波被关断, 此时传输信道上没有载波传送,随着开关状态的变化2ASK 信号波形就会发生变 化。 2.3.3 2ASK 信号的解调仿线ASK 信号的解调仿线ASK 信号的解调仿真结果 解调信号与原信号比较如图 12 图 12 解调信号与原信号 分析:图 11 第一幅图为 2ASK 信号的波形图,左边两幅图为非相干解调输出 的波形,右边两幅图为相干解调输出的波形。基带信号频率为 10Hz,载波信号频 7 率设为 100Hz,带通滤波器频率为 90Hz~110Hz,低通滤波器频率为 10Hz,非相干 解调最佳判决门限设为 0.18V, 相干解调最佳判决门限设为 0.28V,由图 12 可以 看出 ASK 解调信号与原信号几乎一致,只是在时间上有所延时。 3 实验总结 通过这次课程设计,我掌握了怎么使用 System view,学会了通过软件来画电 路图, 并对电路图进行仿真来实现各种通信系统的设计,学会了怎么设计滤波器 的参数,在这次实习过程中也出现过许多错误,由于对器件不太熟悉,在连接的 时候把端口连反了,结果导致波形相反;滤波器的参数设错了,导致图形出现错 误,在碰到问题时及时与同学讨论或者请教老师,最终把困难克服。在这次课程 设计中,我也发现了很多自身的不足,基础知识不扎实,不细心等,这些必须在 将来的学习生活中慢慢改进, 加以克服,我懂得真理需要在一次一次不断的实践 中才能获得,令我受益匪浅,培养了设计思维,加强了动手能力和学习技能。 参考文献 [1]曹丽娜,张卫钢 编著 通信原理大学教程 电子工业出版社. [2]樊昌信,曹丽娜 编著 通信原理(第六版).北京 国防工业出版社. [3]陈后金 编著 数字信号处理.高等教育出版社. [4]System View 入门教程 pdf. [5]吴大正 信号与线性系统分析.高等教育出版社. 8