模拟调制与解调全（共6篇）
篇1：模拟调制与解调全
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基于MATLAB-Simulink的2PSK仿真
摘要 :Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
本文主要是以simulink为基础平台，对2PSK信号的仿真。首先有关通信的绪论，然后文章第一章是课程设计的要求。第二章是对2PSK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法及参数设置。
本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。关键词：2PSK；调制与解调；simulink；
I
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第一章 绪论.........................................................................................................................................................1 1.1通信技术背景........................................................................................................................................1 1.2 课程设计的目的...................................................................................................................................1 1.3 课程设计的基本任务和要求...............................................................................................................1 1.4 MATLAB/Simulink的简介..................................................................................................................2 第二章 2psk信号的调制与解调原理................................................................................................................3 2.1数字调制的基本原理............................................................................................................................3 2.2二进制相移键控....................................................................................................................................3 第三章 实验仿真与结果分析...........................................................................................................................7 3.1调制部分................................................................................................................................................7 3.1.1 Simulink中2PSK调制的模块框图........................................................................................7 3.1.2 各模块参数的设置...................................................................................................................7 3.1.3 调制系统中各模块的波形.......................................................................................................8 3.1.4结果分析....................................................................................................................................8 3.2解调部分................................................................................................................................................9 3.2.1解调模块框图............................................................................................................................9 3.2.2 各模块参数设置.......................................................................................................................9 3.2.3 各模块的波形.............................................................................10 3.2.4结果分析...................................................................................................................................11 3.3加入高斯白噪声的调制与解调...........................................................................................................11 3.3.1系统框图3-3-1........................................................................................................................11 3.3.2 各模块参数的设置..................................................................................................................11 3.3.3 示波器得到的波形.................................................................................................................13 3.3.4结果分析..................................................................................................................................14 第四章 结束语.................................................................................................................................................15 参考文献.............................................................................................................................................................16
II
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第一章 绪论
1.1通信技术背景
通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。
现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。
数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。
随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。
1.2 课程设计的目的
通信原理是电子信息工程通信方向的一门骨干的专业课，是通信方向后续专业课的基础。掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础，可提高处理通信系统问题能力和素质。由于通信原理理论深、实践性强，做好课程设计，对学生掌握本专业的知识、提高其基本能力是非常重要的。
通信课程设计的目的是为了学生加深对所学的通信原理知识理解，培养学生专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练，增强分析和解决问题的能力，了解本通信专业的新发展。
1.3 课程设计的基本任务和要求
本次课程设计的基本任务：
使学生通过专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。使学生掌握
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通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。了解通信工程专业的发展现状及发展方向。与运用学过的MATLAB基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台的使用。
课程设计中必须遵循下列要求：
利用通信原理中学习的理论知识，在Simulik仿真平台中设计出各种调制系统，并按题目要求运行、检测系统仿真结果。构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：用高斯白噪声模拟有线信道，并且分析高斯噪声对信号的影响。要求编写课程设计论文，正确阐述和分析设计和实验结果。
1.4 MATLAB/Simulink的简介
Simulink提供了一套预定义模块，加以组合即可创建详细的系统框图。Simulink 库浏览器包含系统建模常用的模块库。其中包括：连续和离散动态模块，如积分和单位延迟；算法模块，如 Sum（加法）、Product（乘法）和 Lookup Table（查找表）等；结构模块，如 Mux、Switch 和 Bus Selector 等，无论是使用这些模块，还是将手写 MATLAB、C、Fortran 或 Ada 代码融合到模型时，均可构建自定义函数。借助于 Simulink 附加产品，可以加入航空、通信、PID 控制、控制逻辑、信号处理、视频和图像处理以及其他应用的专业化组件。有了附加产品，还可以利用机械、电气和液压组件来构建物理系统模型。Simulink 编辑器可用于全面控制模型中的内容和操作。
Simulik是MATLAB软件的扩展，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，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，而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指Simulik提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析。
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第二章 2psk信号的调制与解调原理
2.1数字调制的基本原理
在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。
图 2-1 数字调制系统的基本结构
数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。
2.2二进制相移键控
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°和 180°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e2PSK(t)= g(t-nTs)]cosωct（公式2-2-1）其中, an与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中,an应选择双极性,即
（公式2-2-2）
（公式2-2-3）
若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有e2PSK(t)=cosωct, 发送概率为P-cosωct, 发送概率为1-P由式(2-2-3)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二进
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制符号0时,e2PSK(t)取180°相位.若用φn表示第n个符号的绝对相位,则有φn= 0°, 发送 1 符号180°, 发送 0 符号。这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对移相方式.二进制相移键控信号的典型时间波形如图2-2所示。
图 2 – 2 二进制移相键控信号的时间波形
二进制移相键控信号的调制原理图如图 25所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.（a）
（b）
图 2-3 2PSK信号的调制原理图
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图 2-4 2PSK信号的解调原理图
图 2-
52PSK信号相干解调各点时间波形
这种现象通常称为“倒π”现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒π”现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.成都学院（成都大学）课程设计报告
图2-6过零检测法原理图和各点波形
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第三章 实验仿真与结果分析
3.1调制部分
3.1.1 Simulink中2PSK调制的模块框图
图3-1-1
利用巴克码（取值为+1或-1）和基本的正弦信号相乘得到2psk的调制波
3.1.2 各模块参数的设置
图3-1-2 正弦载波的参数设置
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图3-1-3 码长为2，取样时间为0.00001s的巴克码设置
3.1.3 调制系统中各模块的波形
图3-1-4 巴克码波形
图3-1-5 幅度为2频率为1M的正弦波
图3-1-6 通过相乘器调制后的波形
3.1.4结果分析
利用巴克码与正弦载波相乘得到了调制的波形如图3-1-6所示。巴克码的取值为1时，调制波为初
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相为0开始的正弦波。巴克码值为-1时，调制波为倒向的正弦波。这样，通过巴克码与正弦波得到了调制波。
3.2解调部分
3.2.1解调模块框图
图3-2-1 2psk的解调模块
3.2.2 各模块参数设置
图3-2-2
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图3-2-3 3.2.3 各模块的波形
图3-2-4 原巴克码波形
图3-2-5 调制后的波形
图3-2-6 调制波与原始载波相乘后
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图3-2-7 通过低通滤波器后的波形
图3-2-8 解调恢复出的波形
3.2.4结果分析
利用3.1得到的调制波作为输入，与基本原始载波相乘得到如图3-2-6的波形。此波形通过低通滤波器后得到低通信号图3-2-7，取样判决器先取样再进行门限判决，得到恢复的信号图3-2-8即为解调信号。
3.3加入高斯白噪声的调制与解调
3.3.1系统框图3-3-1
图3-3-1
3.3.2 各模块参数的设置
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图3-3-2 高斯白噪声参数
图3-3-3 带通滤波器参数设置
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图3-3-4 误码率计算器设置
3.3.3 示波器得到的波形
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
图3-3-5 scope成都学院（成都大学）课程设计报告
（a）
（b）
（c）
图3-3-6 scope 其余模块的参数设置与前面相同模块一样。3.3.4结果分析
加入高斯白噪声的调制波的解调需要在与载波相乘前先用带通滤波器滤去部分噪声。通过带通滤波器后的波形如图3-3-5中的（c）图所示，可以看出相对于没有加噪声的调制波来说，此图还是有一定的误码。又因为通过了两个滤波器，判决出的波形显然与原巴克码的波形有一些时延，但是最终没有误码，所以误码率显示为0。
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第四章 结束语
半个多月的课程设计，在此就要写下结束语。回首这段时间的准备，感觉自己学到与收获的不仅仅是课程设计的完成更是通信原理知识的加深与理解。
首先自己对2PSK的调制与解调的原理更加理解了。2PSK的调制可以使用相位选择器也可以用乘法器。如果使用相位选择器需要使用两个频率相同幅值大小相同互为相反数的载波信号，巴克码输出+1或-1，选择器来选择不同载波再拼在一起就能得到调制波形。如果使用乘法器，直接把巴克码与载波相乘就好。虽然两种方法得到的调制波形没有什么区别，但是原理却大相径庭。第一种方法得到的波形是拼在一起的，而第二种才是平顺又载波而来的。在老师检查前我并没有意识到这个问题，进过一番讨论我才意识到这个问题。
2PSK的解调原理也并不困难。加入噪声后，需要把调制后的波先通过带通滤波器滤去大部分噪声。再与原来的载波相乘，得到幅值的一部分完全在横坐标上或下的正弦波。然后通过一个低通滤波器得到原巴克码的大致波形，最后通过一个判决器得到完整平滑的波形即为解调波。但是问题来了，两个滤波器的参数应该怎么设置呢？
由于老师要求载波频率1Mhz、码元速率100Khz，所以采样时间最好是载波频率的100倍，但是我们开始没有意识到这个问题，把滤波器上的采样时间设置在和载波速率一样，所以滤波器始终不能滤掉噪声。然后把带通滤波器的通频带设置在载波频率的左右，但是上下频差最好不要超过0.3Mhz这样就能滤出噪声。通过低通滤波器的波是调制波与原载波相乘后的波形，所以它的自然也减半。低通滤波器的通带0.5M，所以采样频率也低于50M。
在上述框架上加上误码率计算模块与频谱分析模块就能得到完整的调制解调与分析的系统框图。此次课程设计的原理是我们在书本上学到的，MATLAB中simulink仿真过程却是这一次动手得来的。以前自己只是用simulink做过自控原理的简单反馈仿真，多数的功能都不清楚。在课程设计的过程中我遇到了许多问题，有同学、老师的帮助我才得以顺利完成。
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参考文献
[1] 黄葆华 杨晓静 吕晶 编著，《通信原理》，西安电子科技大学出版社，2012 [2] 吴冰冰 编著，《通信原理》，北京大学出版社，2013 [3] 孙屹 吴磊编著, 《Simulink通信仿真开发手册》,国防工业出版社,2003 [4] 邵佳 董晨辉编著，《MATLAB/Simulink 通信系统建模与仿真实例精讲》，电子工业出版社 2009 [5] 石良臣 编著，《MATLAB/Simulink系统仿真超级学习手册》，人民邮电出版社,2014
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篇2：模拟调制与解调全
一、实验目的：
1.掌握FSK(ASK)调制器的工作原理及性能测试;
2.掌握FSK(ASK)锁相解调器工作原理及性能测试;
3. 学习FSK(ASK)调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。
二、实验仪器：
1.信道编码与 ASK.FSK.PSK.QPSK 调制模块，位号： A,B 位
2. FSK 解调模块，位号： C 位
3.时钟与基带数据发生模块，位号： G 位
4. 100M 双踪示波器
三、实验内容：
观测m序列(1，0， 0/1码)基带数据FSK (ASK)调制信号波和解调后基带数据信号波形。
观测基带数字和FSK(ASK)调制信号的频谱。
改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形。
四、实验原理：
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实 现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。
(一) FSK 调制电路工作原理
FSK 的调制模块采用了可编程逻辑器件+D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调 制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成 ASK， FSK 调制，还可以完成 PSK， DPSK， QPSK， OQPSK 等调制方式。不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。在学习ASK， FSK 调制的同时，也希望学生能意识到，技术发展的`今天，早期的纯模拟电路调制技术正在被新兴的技术所替代，因此学习应该是一个不断进取的过程。 下图为调制电路原理框图
上图为应用可编程逻辑器件实现调制的电路原理图(可实现多种方式调制)。基带数据时钟和数据，通过 JCLK 和 JD 两个铆孔输入到可编程逻辑器件中，由可编程逻辑器件根据设置的工作模式，完成 ASK 或 FSK 的调制，因为可编程逻辑器件为纯数字运算器件，因此调制后输出需要经过 D/A 器件，完成数字到模拟的转换，然后经过模拟电路对信号进行调整输出，加入射随器，便完成了整个调制系统。
ASK/FSK 系统中，默认输入信号应该为 2K 的时钟信号，在时钟与基带数据发生模块有2K的M序列输出，可供该实验使用，可以通过连线将时钟和数据送到 JCLK 和 JD 输入端。标有 ASK.FSK 的输出铆孔为调制信号的输出测量点，可以通过按动模块上的 SW01 按钮，切换输出信号为 ASK 或 FSK，同时 LED 指示灯会指示当前工作状态。
(二) FSK 解调电路工作原理
FSK 解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在 FSK 的一个载频上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。下图为FSK 锁相环解调器原理示意图和电路图。
FSK 锁相解调器采用集成锁相环芯片 MC4046。其中，压控振荡器的频率是由 17C02.17R09.17W01 等元件参数确定，中心频率设计在 32KHz 左右，并可通过 17W01 电位
器进行微调。当输入信号为 32KHz时，调节 17W01 电位器，使环路锁定，经形成电路后，输出高电平;当输入信号为 16KHz时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。
五、各测量点和可调元件的作用
1、数字调制电路模块接口定义：
信道编码与ASK、FSK、PSK、QPSK调制模块(A、B位) JCLK：2K时钟输入端; JD：2K基带数据输出端;
ASK、FSK：FSK或ASK调制信号输出端;
SW01：调制模式切换按钮;
L01L02：指示调制状态。
2、FSK (ASK)解调模块接口定义：
17P01：FSK解调信号输入铆孔;
17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。
17TP02：FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为32KHz左右，频偏不应大于2KHz，若有偏差，可调节电位器17W01;
17W01：解调模块压控振荡器的中心频率调整电位器;
数字调制电路模块：
FSK(ASK)调制模块
CD4046原理框图：
六、实验步骤：
1、插入有关实验模块
在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：
对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆 口一致。
2、信号线连接
使用专用导线按照下表进行信号线连接：
3、加电
打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。
4、实验设置
设置拨码器 4SW02( G) 为“ 00000”，则 4P01 产生 2K 的 15 位 m 序列输出，4P02 产生 2K 的码元时钟。
按动SW01(AB)按钮，使L02指示灯亮，“ASK、FSK”铆孔输出为FSK 调制信号。
5、FSK 调制信号波形观察
用示波器通道 1 观测“ 4P01”( G)，通道 2 观测“ ASK、FSK”(A&B)，调节示波器 使两波形同步，观察基带信号和 FSK 调制信号波形，分析对应“ 0”和“ 1”载波频率，记录实验数据。
6、FSK 解调观测
无噪声 FSK 解调
(1)调节 3W01(E)，使 3TP01 信号幅度为 0，即传输的 FSK 调制信号不加入噪声。
(2)用示波器分别观测JD(AB)和 17P02(C)，对比调制前基带数据和解调后基带 数据。两路数据是否有延时，分析其原理。
(3)调节解调模块上的17W01(C)电位器，使压控振荡器锁定在32KHz，同时注意对比JD(AB)和17P03(C)的信号是否相同。
加入噪声 FSK 解调
(1)在保持上述连线(无噪声时)不变的情况下，逐渐调节 3W01(E)，使噪声电平逐渐增大，即改变信噪比(S/N)，观察解调信号波形是否还能保持正确。
(2)用示波器观察 3P01(E)和 3P02(E)，分析加噪前和加噪后信号有什么差别。
7、ASK 调制解调观测
ASK 调制解调操作和 FSK 操作类似，不同点在于需调整 SW01(AB)，使 L01 指示灯亮，则“ASK FSK” 输出为 ASK 调制。其他操作和测量参考 FSK 调制解调完成。
8、关机拆线
篇3：模拟调制与解调全
随着信息时代的快速发展,信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大动力,调制和解调系统在通信、广播、电视等信息传输系统已得到了广泛的应用。调制可以使信号适用于无线信道传输,幅度、双边带、单边带调制是短波通信的三种主要方式。其中单边带调制已经成为短波通信的一种重要的调制方式;幅度调制的优点是接收设备简单,缺点是功率利用率低,抗干扰能力差, 目前主要用于中波和短波的调幅广播中;双边带调制设备较复杂,应用较少,一般只用于点对点的专用通信。单边带制式普遍用于频带比较拥挤的场合,如短波的无线电广播和频分多路复用系统中。该文主要是基于LabVIEW平台对幅度调制(Amplitude Modulation,AM)、双边带调制(Double Side Band,DSB)、单边带(Single Side Band,SSB)调制、残留边带调制(Vestigial Side Band,VSB)进行了设计。LabVIEW 自从1986年在美国国家仪器公司(NI)公司问世以来,以简单易用的图形化编程语言平台和强大的图形用户界面,已被越来越多的工程技术人员所青睐,而且已经在各个领域得到了广泛的应用[1]。
1 调制原理
1.1 幅度调制
通过调制信号去控制高频载波的幅度,使之随调制信号做线性变化[2]。它是将基带信号的m(t)与一个直流分量A0相加后与载波相乘,即可形成调幅信号,其时域表达式如式(1)所示:
幅度调制信号的频域表达如式(2)所示:
幅度调制的模型图如图1所示。
在幅度信号中,载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送。如果抑制载波,只需将直流A0去掉,即可输出抑制载波的双边带信号[3]。
1.2 双边带调制
双边带调制是在幅度调制基础上将直流A0分量去掉后得到的一种高效的调制方式——抑制载波双边带信号。双边带调制模型图如图2所示。
其时域表达式和频域表达式分别如式(3),式(4)所示。
1.3 单边带调制
单边带调制实现的方法主要有两种:滤波法和相移法,本文采用滤波法产生单边带信号,即先产生一个双边带调制信号,通过一个滤波器滤除一部分边带就得到了单边带信号,单边带调制模型图如图3所示。
在本系统的设计中,通过一个高通滤波器滤除下边带的频率分量,保留上边带的频率分量[4],其传输函数表达式和单边带频域表达表如式(5),式(6)所示。
2 LabVIEW实现
LabVIEW 程序由前面板程序和程序框图两部分组成,LabVIEW的前面板就像是一台电子仪器的操作面板, 用以控制和显示实验结果;在程序框图中编写图形化程序,实现仪器的功能[5]。基于LabVIEW产生双边带信号、单边带信号及对应的波形和频谱显示。根据调制原理,将一个低频正弦波和一个载波相乘, 得到双边带信号,经过滤波器滤波得到单边带信号, 直流信号与低频正弦波相加之后,再与一个载波相乘,便可得到调幅信号,同时为了更方便地观看波形和频谱图, 更加直观地得出结果。模拟调制解调前面板如图4所示,通过调制旋钮选择调制波形,调幅旋钮选择波形,通过时域波形、功率谱、解调信号显示结果波形[6]。
模拟调制解调系统程序框图如图5所示,该程序框图由三部分组成:模拟调制、解调和调制显示。模拟调制部分通过信号生成函数产生模拟信号和载波信号,再通过调制旋钮选择何种调制;解调部分是已调信号与调制同频的载波信号相乘,经过滤波器滤波后得到解调信号[7];调制显示部分将通过时域波形显示,频谱测量信号通过功率谱显示结果,调制显示灯通过调制选择旋钮信号与相应数字相减,通过等0函数判断为真时,显示灯亮。
幅度调制程序框图中将调制信号与直流信号相加,再与载波信号相乘便得到了幅度调制信号,幅度调制程序框图如图6所示。幅度调制结果显示如图7所示,调制旋钮选择2,调幅旋钮选择在1～5之间,调制信号灯亮,时域波形显示时域幅度调制波形[8],频谱波形的中心频率为100 Hz,由于直流信号和上、下边带叠加在一起成为90～110 Hz信号,解调波形与调制波形相同。
在双边带调制的条件结构中,将调制信号与载波信号相乘后得到了双边带调制信号,双边带调制信号程序框图如图8所示。双边带调制结果如图9所示,调制旋钮选择3,双边带调制信号灯亮,时域波形图显示幅度调制波形,频谱波形的中心频率为100 Hz,由上边带、下边带叠加在一起构成90～110 Hz信号[9]。DSB的功率谱与AM相近,只显示上、下边带的中心频率中去除了载波分量,DSB信号的调制效率是100%,即全部功率都用于信息传输。
单边带调制是将调制信号与载波信号相乘后通过滤波器进行二次滤波,滤除下边带信号,已调信号通过波形显示,单边带调制信号程序框图如图10所示。单边带调制结果如图11所示,调制旋钮选择4,单边带调制信号灯亮,频谱波形只显示100～110 Hz的上边带信号。单边带调仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带),不仅可以节省载波功率[10],还可以节省一半传输频带。
残留边带调制程序框图如图12所示,相乘后的信号经过滤波器后便得到了残留边带信号[11],前面板显示调制结果如图13所示。
3 结 语
本文首先简单介绍了模拟调制和解调原理,接着基于LabVIEW软件平台设计了模拟调制和解调系统,并分析AM,SSB,DSB,VSB这四种信号的仿真结果,比较各自在信道传输和功率利用率方面[12]的优缺点。在单边带调制中只采用了一级滤波,有一部分边带未完全滤除,可以通过多级滤波技术进行改善,其余三种信号仿真过程均正常。在使用LabVIEW的过程中发现它可方便、快捷地实现通信系统的仿真设计。基于LabVIEW平台设计的模拟调制解调系统,可以在理工科的教学实验中推广运用,加深对信号和通信等课程的理解和掌握,从而提高学校在理工科的教学水平和质量。
参考文献
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篇4：高速相干光纤通信调制解调技术
对这两种检测方案的区别进行简单分析，主要表现为本振激光器频率、相位与传输光信号频率、相位的关系，在相干检测的过程中，输出光信号要通过光滤波器，在光混频器中实现与本振激光器的相干，并且其输出的光信号在经过探测器的探测之后能够分为两部分来进行输出，一部分是经过锁相环电路，对本振激光器的频率、相位进行有效的.控制，另一部分则是作为基带信号，直接通过方法电路输出。
在零差相干检测工作中，能够有效的滤除信号中的直流与高频部分，从而得到基带信号，并且具有较高的灵敏度，但是其投入成本较高，而外差相干检测中，系统的灵敏度及信噪比较低。
3.2 自相干解调方案
为了解决零差相干检测与外差相干检测中存在的问题，提出了自相干解调方案，将接收光信号应用延时自相干的方式，对其相位及频率信息进行解调，通过原信号与延时信号的相干，能够得到相邻码元之间的相位或者频率的差值，能够实现差分编码信号基带信号的直接解调，而对于没有差分编码的信号，可以得到其基带信号的差分信号，实际的应用中，需要对其后端的电路进行适当的处理，在实际的应用中，如果应用的是自相干解调结构，通常调制信号应用差分编码结构。
通过上文中的分析，可以看出在高速相干光纤通信调制解调过程中，最适合的调制方案是相位调制方案，而最适合的解调方案是自相干解调方案，因此在实际的高速相干光纤通信中，最适合的调制解调技术是相位调制自相干解调方案。
4 结束语
高速相干光纤通信对于通信质量及通信效率的提升具有非常重要的作用，保证其应用高效的调制解调技术是非常必要的，本文通过对各种调制解调方案进行分析比较，发现最适合应用于高速相干光纤通信中的调制解调方式是相位调制自相干解调技术。
参考文献：
[1]赵洪,肖重庆.相干光纤通信研究新进展[J].光通信技术,2010(2).
篇5：模拟调制与解调全
一、设计原理
幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案，属于线性调制。
AM信号的时域表示式：
频谱：
调制器模型如图所示：
AM调制器模型
AM的时域波形和频谱如图所示：
时域
频域
AM调制时、频域波形
AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。它的带宽是基带信号带宽的2倍。在波形上，调幅信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。
在解调时，根据AM调制的特性，既可以采用相干解调，也可以采用包络检波。
二、Simulink建模
调制信号：频率5
HZ，振幅1，载波：
频率50HZ，振幅1，1、相干解调
2、包络检波
三、仿真结果
1、相干解调结果
2、包络检波结果
四、结果分析
在仿真结果出来后，经过仔细对比，解调后的信号与原信号大致相同，但在波形和幅度上均有偏差，幅度上的偏差是由于噪声和调制系统的性能共同引起的，可以通过增强振幅恢复至原始状态。波形偏差主要是由噪声引起，在整个系统中，我添加了均值为0，方差为1的高斯白噪声，以模拟现实环境。仿真结果证明，当去掉造声时，幅度失真仍然存在，但波形失真基本消失，验证了我的判断。
DSB调制解调
一、设计原理
在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。
AM调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号，即双边带信号（DSB）。
DSB信号的时域表示式
频谱：
DSB的时域波形和频谱如图所示：
时域
频域
DSB调制时、频域波形
DSB的相干解调模型如图所示：：
DSB调制器模型
与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率时100%，DSB信号解调时需采用相干解调。
二、Simulink建模
调制信号：频率5
HZ，振幅1，载波：
频率50HZ，振幅1，三、仿真结果
四、结果分析
从仿真结果可以看出，恢复出的调制信号在幅度上大为减小，但在波形上较为规整。在系统中我添加了均值为0，方差为1的高斯白噪声来模拟通信信道，从结果中可以看出该系统的抗噪声性能较好。
SSB调制解调
一、设计原理
在DSB信号中，两个边带中的任意一个都包含了M（w）的所有频谱成分，引导词仅传输其中一个即可。这样既节省发送功率，还可以节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制（SSB）。单边带信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的，根据滤除方式的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法。
SSB信号的时域表示式
滤波法的原理方框图
－
用边带滤波器，滤除不要的边带:
图中，H(w)为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：
则可滤除下边带。
若具有如下理想低通特性：
则可滤除上边带。
移相法SSB调制器方框图：
---------希尔伯特滤波器
频谱：分为上边带和下边带，均为双边带的一半。
二、Simulink建模结果
调制信号：频率5
HZ，振幅1，载波：
频率50HZ，振幅1，1、滤波法产生SSB信号
2、相移法产生SSB信号
三、仿真结果
1、滤波法
2、相移法
四、结果分析
从理论上分析得知，SSB信号的抗噪声性能比DSB信号要好，但由于SSB信号的输入功率仅为DSB信号的一半，加上系统设计时滤波器的贷款设计有待提高，因此整体的解调效果较差一些。从滤波法和相移法来看，最终相移法的调制解调效果要好于滤波法。
篇6：模拟调制与解调全
FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式, 它的主要优点是:实现起来较容易, 抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用, 因此在模拟语音通信终端之间为了实现较多数据量的传输, 一般使用FSK调制方式, 目前市场上专用的FSK集成电路也很多, 但是这些专用芯片, 一般的传输速率都在1200bit/s左右, 用在语音通信终端之间有时满足不了实时性通信的需求。同时目前FSK专用芯片的市场售价也比较贵, 不适用于目前竟争激烈的通信终端市场。
1 FSK调制解调原理
1.1 FSK调制
频移键控FSK (Frequency Shift Key) 调制是用数字基带信号来控制高频载波频率的变化, 调制后的载波信号频率代表了要传送的数字信号。二进制FSK (2FSK) 是用2个高频载波f 1和f 2来表示2个数字信号“1”或“0”, 其信号的典型波形如图1所示。
在调制时用一个高频来表示0, 用一个低频来表示1。相应的在检测时我们采用比较容易实现的签频方法, 当检测到一个高频时表示为0, 当检测到一个低频信号时表示为1。
1.2 FSK解调
数字调频信号的解调方法很多, 如鉴频法、相干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。考虑经济性, 这里采用鉴频法, 输入的FSK信号通过滤波器, 再通过信号放大及整形, 再由STC12C2052来实现电平的捕捉, 并实现鉴频。
2 模拟FSK调制解调实现
2.1 STC12C2052
STC12C2052系列单片机是单时钟/机器周期 (1T) 的兼容8051内核单片机, 是高速/低
功耗的新一代8051单片机, 全新的流水线/精简指令集结构。
STC12C2052片内有256字节的RAM, 有2K的ROM, 有两个定时器, 一个异步的UART, 两路PCA/PWM, 15个I/O口, 内置看门狗, 内置复位和EEPROM, 并能实现ISP (在系统编程) , 并且其价格十分有竟争力, 又有SSOP的封装, 使用STC12C2052即能实现所需求的功能, 还能降低PCB的面积。本方案里STC12C2052外接11.059M的晶振, 能实现9.6K的FSK传输速率, 外部系统通过STC12C2052的UART口和STC12C2052进行通信。
2.2 数据速率及载波
调制解调器的串行数据传输率为9600bit/s, ”1”信号的载波为9600Hz的方波;“0”信号的载波为19200Hz, 每个“0”信号输出两个相应周期载波频率的信号, 每个“1”信号输出一个相应周期载波频率的信号。
2.3 数据帧格式
一个数据帧采用10位传输方式, 首位为起始位, 接着是8位数据位 (低位在先高位在后) , 最后是停止位, 数据格式如下图所示:传送一个字符‘1’的数据帧。
2.4 调制的实现
设定STC12C2052的P1.1脚为调制信号输出, 调制是利用STC12C2052的定时器0来实现, 使定时器0工作在模式1, 16位计数方式。在发送程序时判断送“0”, 还是送“1”, 并把相应的定时器初值写入TH0和TL0, 然后再等待T0溢出, T0溢出后, 则使P1.1脚的状态翻转。发送“0”信号的程序如下:
2.5 解调的实现
STC12C2052内部有两个脚可以实现捕获功能, 我们用P3.7来捕获输入的信号以实现FSK信号的鉴频。
设置寄存器CCAPM0=0X11表示P3.7脚来捉获下降沿脉冲 (16位捕获模式) , 我们通过判断两个下降沿的时间间隔来判断接收到的是“0”信号的载频还是“1”信号的载频。
解调的原理图如下图所示:
STC12C2052的脉冲捕获标志位为:CCF0, 在接收状态判断CCF0是否为1, 每次判断到CCF0为1后, 都要做如下工作:
CCF0=0;//P3.7号脚下降沿捉获标志位清零, 为下一次捕获做准备
CL=0X00;
CH=0X00;//清计数器值。
RTIME=CCAP0H;
RTIME=CCAP0L+ (RTIME<<8) ;//两个下降沿之间的记时数值。
变量RTIME中存放的就是两个下降沿脉冲之间的记时数值。
捕获到两个下降沿脉冲之间的时间后, 就要判断是“0”频还是“1”频, 或者是个无效的信号。
判断“1”频的程序如下图所示:
3 结束语
该模拟FSK通信系统目前已经应用在语音终端之间的通信, 利用STC12C2052的大部分指令的单机器周期时间, 通过外接11.059M的晶振, 可以实现9600bit/s的数据传输速率, 而且还可以利用STC12C2052片内的256字节的RAM, 可以增加信号接收和发送的缓冲, 已满足语音终端通信之间的实时性。
参考文献
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