二进制数字频带传输系统设计 - 2FSK系统

目录

1 技术指标 ............................................................................................................................. 1 2 基本原理 ............................................................................................................................. 1

2.1 2FSK的基本原理 ..................................................................................................... 1 2.2 2FSK的调制原理 ..................................................................................................... 2 2.3 2FSK的解调原理 ..................................................................................................... 2 2.3.1 2FSK相干解调 ................................................................................................ 3 2.3.2 2FSK非相干解调 ............................................................................................ 3 3 建立模型描述 ..................................................................................................................... 4

3.1 基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计 ..................................................... 4 3.2 基于simulink的2FSK信号系统仿真设计 .......................................................... 5 3.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计 ................................................................. 7 4 模型组成模块功能描述（或程序注释） ......................................................................... 7

4.1基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 ........................... 7 4.1.1 2FSK的调制与相干解调 ................................................................................ 7 4.1.2 2FSK的调制与非相干解调 ............................................................................ 8 4.2基于simulink的2FSK信号系统仿真设计模块的功能描述 ............................... 8 4.2.1 2FSK的调制与相干解调 ................................................................................ 8 4.2.2 2FSK的调制与非相干解调 ............................................................................ 9 4.3基于m语言的2FSK信号系统仿真设计的程序注释 ........................................... 10 5 调试过程及结论 ............................................................................................................... 14

5.1基于Sytemview的2FSK信号系统仿真设计的过程和结果 ............................... 14 5.1.1 2FSK调制与相干解调过程和结果 ............................................................... 14 5.1.2 2FSK调制与非相干解调过程和结果 .......................................................... 15 5.2基于simulink的2FSK系统仿真设计的过程和结果 ......................................... 17 5.2.1 2FSK的调制与相干解调过程和结 ............................................................ 17 5.2.2 2FSK调制与非相干解调的过程和结果 ...................................................... 19 5.3基于m语言程序的2FSK仿真设计的结果 ........................................................... 20 6 心得体会 ........................................................................................................................... 22 7 参考文献 ........................................................................................................................... 23

武汉理工大学《专业课程设计3（通信原理）》课程设计说明书

二进制数字频带传输系统设计——2FSK

系统

1 技术指标

设计一个2FSK数字调制系统，要求： （1）设计出规定的数字通信系统的结构；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止 频率等）；

（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价。

2 基本原理

2.1 2FSK的基本原理

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制

基带信号f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为

e2FSK(t)?{典型波形如图2-1所示。

ak s1(t)10Acos(?1t??n)发送“1”时Acos(?2t??n)发送“0”时

11001t s2(t) tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn) ts1(t) cos(w1t+θn)t s2(t) cos(w2t+φn)t2FSK信号t

图2-1 2FSK信号的时间波形

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由图可见，2FSK信号的波形可以分解成两个波形，也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同的2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号的时域表达式又可以写成

e2FSK(t)?[?ang(t-nTs)]cos(?1t+?n)+[?ag(t-nTs)]cos(?2t+?n)nn

在频移键控中，?n和?n不携带信息，通常可令其为零。

2.2 2FSK的调制原理

2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路阿里实现；另一种可以采用键控法来实现，即在二进制基带举行脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不懂的独立频率源进行选通，使其在每一个码元时间输出或两个载波之一，如图2-2所示。

选通开关 振荡器1 基带信号 图2-2 键控法产生2FSK信号的原理图

这两种方法产生2FSK信号的差异在于：由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是变化连续变化的。而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。

振荡器2 选通开关 反相器 相加器 2FSK信号 2.3 2FSK的解调原理

2FSK信号的常用解调方法是非相干解调（包络检波）和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值得大小，可以不专门设置门限。判决规则应与调制规则相呼应，

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调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。

2.3.1 2FSK相干解调

ffff已调信号由两个载波1、2调制而成，则先用两个分别对1、2带通的滤波器对已调

ff信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波1、2相乘进行相干解调，再分

别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。其原理如图2-3所示。

cos2π f1t带通滤波器 F1输入相乘器抽样脉冲低通滤波器抽样判决器低通滤波器输出带通滤波器 F2相乘器cos2π f2t图2-3 2FSK相干解调原理图 相干方式原理图

2.3.2 2FSK非相干解调

ff调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器1、2滤出不需要的信号，

然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如图2-4所示。

带通滤波器 F1输入包络检波器抽样脉冲抽样判决器输出带通滤波器 F2包络检波器非相干方式原理图图2-4 2FSK非相干解调原理图

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3 建立模型描述

3.1 基于SystemView的2FSK信号系统仿真设计

SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便。

SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。

SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。

SystemView仿真系统的特点： 1.能仿真大量的应用系统； 2.速方便的动态系统设计与仿真；

3.在报告中方便地加入SystemView的结论； 4.提供基于组织结构图方式的设计； 5.多速率系统和并行系统； 6.完备的滤波器和线性系统设计； 7.先进的信号分析和数据块处理； 8.可扩展性；

9.完善的自我诊断功能。

根据2FSK的原理图进行SystemView的设计与制作，首先通过学习这款软件来掌握基础操作知识和技能，然后在进行具体的设计与制作。如图3-1和图3-2分别表示2FSK键控调制与相干解调和2FSK模拟调制与非相干解调原理图。

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