激光多普勒信号相位解调算法误差分析

DOI:10.16185/j.j https://www.360docs.net/doc/9314298746.html,.2016.12.002

激光多普勒信号相位解调算法误差分析?

张雄星1,张梦娇1,杨宇祥2,王一伟1,王可宁1

(1.西安工业大学光电工程学院,西安710021;2.西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安710048)

摘一要:一为了分析激光多普勒测振仪位移测量精度误差的主要影响因素,采用了两次希尔伯

特变换求解附带直流偏置的激光多普勒信号的相位,推导了相位求解的误差传递函数.通过信

号发生器产生调频波,叠加不同强度的高斯白噪声模拟多普勒信号,针对振动频率1kHz,振

幅10λ,信噪比为0dB的多普勒信号,得出相位解调误差的标准差等于信号信噪比的倒数.研

究结果表明:当多普勒信号的信噪比高于10dB时,采用相位法计算目标位移精度较高;当多

普勒信号的信噪比低于-15.97dB时,采用相位法和条纹法计算目标位移精度相当.

关键词:一相位解调;多普勒信号;振动测量;Hilbert变换;误差分析

中图号:一O436一一一一文献标志码:一A文章编号:一1673-9965(2016)12-0954-05 Error Anal y sis of Phase Demodulation Al g orithm of Laser Do pp ler Si g nal Z HANG Xion g xin g1,Z HANG Men gj iao1,YANG Yuxian g2,WANG Wei1,WANG Kenin g1

(1.School of O p toelectronics En g ineerin g,Xi an Technolo g ical Universit y,Xi an710021,China;

2.School of Mechanical and Precision Instrument En g ineerin g,Xi an Universit y of Technolo gy,Xi an710048,China)

Abstract:一In order to anal y ze the main influencin g factors of dis p lacement measurement accurac y error of laser Do pp ler vibrometer,a p hase demodulation al g orithm of two Hilbert transform is used to g et the p hase of a laser Do pp ler si g nal with a DC bias,and to derive the error transfer function of p hase solution. Do pp ler si g nal is simulated b y FM wave g enerated b y the si g nal g enerator,su p erim p osed Gaussian white noise of different intensit y.The correctness of the calculation error of p hase demodulation for is verified for the Do pp ler si g nal with vibration fre q uenc y of1kHz,am p litude of10λand si g nal to noise ratio of 0dB.Research results show:While the Do pp ler si g nal with SNR hi g her than10dB,the p recision is hi g her b y p hase method to calculate tar g et dis p lacement;While the Do pp ler si g nal SNR is lower than -15.97dB,the similar accurac y of tar g et dis p lacement is calculated b y p hase method and frin g e method. Ke y words:一p hase demodulation;do pp ler si g nal;vibration measurement;Hilbert transform;error anal y sis

一一激光多普勒技术可同时测量目标的速度和位移,具有较高的时间分辨率和空间分辨率[1-2].激光多普勒测量仪器分辨能力的上限受限于光电探测器的带宽,下限在硬件上受限于光电探测器和信号调理电路的噪声,软件上受限于所选用的多普勒信号解调算法.商用多普勒测振仪光电探测器的带宽

第36卷第12期

2016年12月一一一一一一一一一一一西一安一工一业一大一学一学一报

Journal of Xi an Technolo g ical Universit y一一一一一一一一一一Vol.36No.12 Dec.2016

?收稿日期:2016-05-13

基金资助:陕西省教育厅2016年度专项科学研究计划项目(16JK1370)

作者简介:张雄星(1979-),男,西安工业大学讲师,主要研究方向为光电测试二仪器仪表测控技术.

E-mail:zhan g xion g xin g@https://www.360docs.net/doc/9314298746.html,.

万方数据

2PSK数字信号的调制与解调

中南民族大学软件课程设计报告电信学院级通信工程专业题目2PSK数字信号的调制与解调学生学号 42 指导教师 2012年4月21日

基于MATLAB数字信号2PSK的调制与解调摘要：为了使数字信号在信道中有效地传播，必须使用数字基带信号的调制与解调，以使得信号与信道的特性相匹配。基于matlab实验平台实现对数字信号的2psk的调制与解调的模拟。本文详细的介绍了PSK波形的产生和仿真过程加深了我们对数字信号调制与解调的认知程度。关键字：2PSK;调制与解调；MATLAB 引言当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。因此，数字信号的调制就显得非常重要。调制分为基带调制和带通调制。不过一般狭义的理解调制为带通调制。带通调制通常需要一个正弦波作为载波，把基带信号调制到这个载波上，使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息，并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。特别是在无线电通信中，调制是必不可少的，因为要使信号能以电磁波的方式发送出去，信号所占用的频带位置必须足够高，并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带，所以基带信号的频谱必须用一个频率很高的载波调制，使期带信号搬移到足够高的频率上，才能够通过天线发送出去。主要通过对它们的三个参数进行调制，振幅，角频率，和相位。使这三个参量都按时间变化。所以基带的数字信号调制主要有三种方式：FSK，PSK，ASK。在这三种调制的基础上为了得到更高的效果也出现了很多其它的调制方式，如：DPSK，MASK，MFSK，MPSK，APK。它们其中有的一些是将基本的调制方式用在多进制上或者引入了一些新的方式来解决基本调制的一些问题如相位模糊和无法提取位定时信号，另外一些由是组合多种基本的调制方式来达到更好的效果。基带信号的调制主要分为线性调制和非线性调制，线性调制是指已调信号的频谱结构与原基带信号的频谱结构基本相同，只是占用的频率位置搬移了。而非线性调制则是指它们的结构完全不同不仅仅是频谱搬移，在接收方会出现很多新的频谱分量。在三种基本的调制中，ASK 属于线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。已调信号会在接收方通过各种方式通过解调得到，但是由于噪声和码间串扰，总会有一定的失真。所以人们总是在寻找不同的接收方式来降低误码率，其中的接收方式主要有相干接收和非相干接收。在接收方通过载波的相位信号去检测信号的方法称为相干检测，反之若不利用就称为非相干检测，而对于一些特别的调制有特别的解调方式，如过零检测法。系统的性能好坏取决于传输信号的误码率，而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采用的调制方式有很大的关系。我们研究的ASK，FSK，PSK等就主要是发送方的调制方式。

实验一 ASK调制与解调实验

通信原理实验报告学院：信息与通信工程学院专业：光电工程班级：12051041 学号：12051041 姓名时间：2014.11.21

实验一 ASK调制与解调实验一实验目的 1.理解ASK调制的工作原理及电路组成。 2.理解ASK解调的原理及实现方法。 3.了解ASK信号的频谱特性。二实验内容 1.观察ASK调制与解调信号的波形。 2.观察ASK信号频谱。三实验器材 1.信号源模块 5.20M双踪示波器一台 2.数字调制模块 6.连接线若干 3.数字解调模块 7.频谱分析仪 4.同步提取模块四实验原理 1.2ASK 调制原理 ASK 基带信号经过电压比较器（LM339），输出高/低电平驱动模拟开关（74HC4066）导通/关闭，ASK 载波通过电压跟随电路（TL082）提高带负载能力，然后通过模拟开关电路选择通过/截止，最后得到 ASK 调制信号输出。 2.2ASK 解调原理本实验采用的是包络检波法，ASK 调制信号经过 RC 组成的耦合电路，输出波形可从OUT1观察，然后通过半波整流器（由 1N4148 组成），输出波形可从 OUT2 观察，半波整流后的信号经过低通滤波器（由 TL082 组成），滤波后的波形可从 OUT3 观察，再经过电压比较器（LM339）与参考电位比较后送入抽样判决器（74HC74）进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。标号为“ASK 判决电压调节”的电位器用来调节电压比较器的判决电压。判决电压过高，将会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果。抽样判决用的时钟信号就是 ASK 基带信号的位同步信号。

maab设计DSK信调制与解调

2DPSK调制与解调系统的仿真 1、 2DPSK基本原理 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图所示。图 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设： →数字信息“0”； →数字信息“1”。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：或：0 2DPSK信号的调制原理

一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。图1.2.2 键控法调制原理图 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 2DPSK信号解调的极性比较法它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判

2PSK数字信号的调制与解调-分享版

信息对抗大作业

一、实验目的。使用 MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk 调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。二、实验原理。数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。图 1相应的信号波形的示例 101 数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于" 同相 " 状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为" 反相 " 。一般把信号振荡一次（一周）作为360 度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180 度，也就是反相。当传输数字信号时， "1" 码控制发 0 度相位， "0" 码控制发 180 度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中，通常用初始相位0 和π分别表示二进制“1”和“ 0”。因此， 2PSK信号的时域表达式为 (t)=Acos t+) 其中，表示第 n 个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为

基础实验cm调制与解调实验

基础实验c m调制与解调实验集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

基础实验6 PCM调制与解调实验一、实验目的 1．掌握PCM编译码原理与系统性能测试； 2．熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法； 3．学习PCM编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。二、实验仪器 1．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H 2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G 3．20M双踪示波器1台 4．低频信号源1台（选用） 5．频率计1台（选用） 6．信号连接线3根 7．小平口螺丝刀1只三、实验原理脉冲编码调制（PCM）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM通信系统的实验方框图如图6-1所示。

在PCM脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM脉冲序列，然后将幅度连续的PAM脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每一抽样值编8位码（即为28=256个量化级），因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kB。本实验应用的单路PCM编、译码电路是 TP3057 芯片（见图6-1中的虚线框）。此芯片采用a律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户

各占据一个时隙，另外两个时隙分别用于同步和标志信号传送，系统码元速率为。各用户PCM编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用低端示波器观测。此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P03两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。四、各测量点的作用 34TP01：发送时序FSX和接收时序FSR输入测试点，频率为8KHz的矩形窄脉冲； 34TP02：PCM线路编译时钟信号的输入测试点； 34P01：模拟信号的输入铆孔； 34P02：PCM编码的输出铆孔； 34P03：PCM译码的输入铆孔； 34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与34P01相同。注：一路数字编码输出波形为8比特编码(一般为7个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。

PSK(DPSK)调制与解调

实验题目——PSK（DPSK）调制与解调一、实验目的 1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。 2、掌握产生PSK(DPSK)信号的方法。 3、掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。二、实验内容 1、观察绝对码和相对码的波形。 2、观察PSK(DPSK)信号波形。 3、观察PSK(DPSK)信号频谱。 4、观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。三、实验仪器 1、信号源模块 2、数字调制模块 3、数字解调模块 4、20M双踪示波器 5、导线若干四、实验原理 1、2PSK(2DPSK)调制原理 2PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图所示。 2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一般

不采用2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK ）方式。 2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。如图为对同一组二进制信号调制后的2PSK 与2DPSK 波形。 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1数字信息（绝对码）PSK 波形 DPSK 波形相对码从图中可以看出，2DPSK 信号波形与2PSK 的不同。2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK 方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK 与2DPSK 信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。 2DPSK 的调制原理与2FSK 的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK 调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK 基带输入”和“PSK 载波输入”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS 输入”点输入，其原理框图如图所示： 2DPSK 调制原理框图 2、2PSK （2DPSK ）解调原理

数字调制与解调实验报告材料

计算机与信息工程学院实验报告一、实验目的 1.掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2.掌握用键控法产生2FSK信号的方法。 3.掌握2FSK过零检测解调原理。 4.了解2FSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。二、实验仪器或设备 1.通信原理教学实验系统 TX-6（武汉华科胜达电子有限公司 2011.10） 2.LDS20410示波器（江苏绿扬电子仪器集团有限公司 2011.4.1）三、总体设计 3.1数字调制 3.1.1实验内容： 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2FSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2FSK信号的频谱。 3.1.2基本原理：本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2FSK信号。调制模块内部只用+5V电压。数字调制单元的原理方框图如图1-1所示。图1-1 数字调制方框图本单元有以下测试点及输入输出点：

? CAR 2DPSK 信号载波测试点 ? BK 相对码测试点 ? 2FSK 2FSK 信号测试点/输出点，V P-P >0.5V 用1-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对应关系如下： ? ÷2（A ） U8：双D 触发器74LS74 ? ÷2（B ） U9：双D 触发器74LS74 ? 滤波器A V6：三极管9013，调谐回路 ? 滤波器B V1：三极管9013，调谐回路 ? 码变换 U18：双D 触发器74LS74；U19：异或门74LS86 ? 2FSK 调制 U22：三路二选一模拟开关4053 ? 放大器 V5：三极管9013 ? 射随器 V3：三极管9013 2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，通过分频和滤波得到。 2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。时域表达式为 t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+= 式中m(t)为NRZ 码。 2FSK 信号功率谱设码元宽度为T S ，f S =1／T S 在数值上等于码速率， 2FSK 的功率谱密度如图所示。多进制的MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2FSK 也具有离散谱。 3.2 数字解调 3.2.1 实验内容 1、用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。 3.2.2 基本原理 2FSK 信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

频率调制与解调实验报告

1．熟悉LM566单片集成电路的组成和应用。 2．掌握用LM566单片集成电路实现频率调制的原理和方法。 3．了解调频方波、调频三角波的基本概念。 4．掌握用LM565单片集成电路实现频率解调的原理，并熟悉其方法。 5．了解正弦波调制的调频方波的解调方法。 6．了解方波调制的调频方波的解调方法。二、实验准备 1．做本实验时应具备的知识点： ? LM566单片集成压控振荡器 ?LM566组成的频率调制器工作原理 ? LM565单片集成锁相环 ?LM565组成的频率解调器工作原理 2．做本实验时所用到的仪器： ?万用表 ?双踪示波器 ? AS1637函数信号发生器 ?低频函数发生器（用作调制信号源） ?实验板5（集成电路组成的频率调制器单元）三、实验内容 1．定时元件R T、C T对LM566集成电路调频器工作的影响。 2．输入调制信号为直流时的调频方波、调频三角波观测。 3．输入调制信号为正弦波时的调频方波、调频三角波观测4．输入调制信号为方波时的调频方波、调频三角波观测。 5．无输入信号时（自激振荡产生）的输出方波观测。 6．正弦波调制的调频方波的解调。 7．方波调制的调频方波的解调。四、实验步骤 1．实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板5。接通实验箱上电源开关，此时箱体上±12V、±5V电源指示灯点亮。 ⑵把实验板5上集成电路组成的频率调制器单元右上方的电源开关（K5）拨到ON 位置，就接通了±5V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。 2．观察R T、C T对频率的影响（R T = R3+W l、

C T = C1） ⑴实验准备 ① K4置ON位置，从而C1连接到566的管脚⑦上； ②开关K3接通，K1、K2断开，从而W2和C2连接到566的管脚⑤上； ③调W2使V5=3.5V（用万用表监测开关K3下面的测试点）； ④将OUT1端接至AS1637函数信号发生器的INPUT COUNTER来测频率。 ⑵改变W1并观察输出方波信号频率，记录当W1为最小、最大（相应地R T为最小、最大）时的输出频率，并与理论计算值进行比较，给定：R3 =3kΩ，W1=1kΩ，C1=2200pF。 ⑶用双踪示波器观察并记录当R T为最小时的输出方波、三角波波形。 ⑷若断开K4，会发生什么情况？最后还是把K4接通（正常工作时不允许断开K4）。 3．观察输入电压对输出频率的影响 ⑴直流电压控制（开关K3接通，K1、K2断开）先把W l调至最大（振荡频率最低），然后调节W2以改变输入电压，测量当V5在2.4V～4.8V变化（按0.2V递增）时的输出频率f，并将结果填入表1。第二部分: 1．实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板5。接通实验箱上电源开关，此时箱体上±12V、±5V电源指示灯点亮。 ⑵把实验板5上集成电路组成的频率调制器单元（简称566 调频单元）的电源开关（K5）和集成电路组成的频率解调器单元（简称565鉴频单元）的电源开关（K1）都拨到ON位置，就接通了这两个单元的±5V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。 2．自激振荡观察在565鉴频单元的IN端先不接输入信号，把示波器探头接到A点，便可观察到VCO自激振荡产生的方波（峰-峰值4.5V左右）。 3．调制信号为正弦波时的解调 ⑴先按实验十的实验内容获得正弦调制的调频方波（566调频单元上开关K1、K2接通，K3断开，K4接通）。为此，把低频函数发生器（用作调制信号源）的输出设置为：波形选择—正弦波，频率—1kHz，峰-峰值—0.4V，便可在566调频单元的OUT1端上获得正弦调制的调频方波信号。 ⑵把566调频单元OUT1端上的调频方波信号接入到565鉴频单元的IN端，并把566调频单元的W l调节到最大（从而定时电阻R T最大），便可用双踪示波器的CH1观察并记录输入调制信号（566调频单元IN端），CH2观察并记录565鉴频单元上的A点波形（峰-峰值为4.5V左右的调频方波）、B点波形（峰-峰值为40mV左右的1kHz正弦波）和OUT端波形（需仔细调节565鉴频单元上的W1，可观察到峰-峰值为4.5V左右的1kHz方波）。 ⑶调节565鉴频单元上的W1，可改变565鉴频单元OUT端解调输出方波的占空比。五、数据处理

PSK的调制解调要点

1 引言通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信，数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。图1 数字通信系统模型其中，信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点目前，数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用，究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。（1）数字通信系统抗干扰能力强，且噪声不积累。数字通信系统中传输的信息源信源编码加密信道编码数字调制信道数字解调信道译码解密信源译码受信者躁声源

二进制数字调制与解调系统的设计.

二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB 及SIMULINK 建模环境简介 MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和SIMULINK 两大部分。 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。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。数字通信系统的基本模型从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字通信系统模型一、2ASK 调制解调基本原理 2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。其信号表达式为：，S (t)为单极性数字基带信号。 t t S t e c ωcos )()(0 ?=

信号的相位调制与解调概要

MATLAB仿真信号的相位调制与解调专业：通信与信息系统姓名：赵* 学号:********* 指导老师：****教授

摘要 Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；

1.数字调制技术 (2) 2.PSK调制系统 (3) 2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6) 2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8) 3.用Simulink实现PSK调制 (9) 3.1 2PSK仿真 (9) 3.1.1调制 (9) 3.1.2 解调仿真 (12) 3.2 QPSK仿真 (13) 3.2.1 QPSK调制框图 (13) 参考文献 (18)

1.数字调制技术通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是十分重要的。通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。数字通信系统可以用下图表示： →→→→→→→→信数信信数信信源道字受道源字信息编编调解译译信源码码调码码者制道器器器器器器图一数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是：（1）抗干扰能力强（2）便于进行各种数字信号处理（3）易于实现集成化（4）经济效益正赶上或超过模拟通信（5）传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个统一整体，有利于实现综合业务通信网。

实验二数字信号载波调制

数字信号载波调制实验指导书数字信号载波调制实验一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。二、实验原理数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是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称为通—断键控（00K ）。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f -之和。在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。图1.1 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。图1.2.2 键控法调制原理图码变换相乘载波 s(t)e o(t)

ASK调制解调设计报告

4.1 2ASK的调制基本原理调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“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“1”，无载波输出时表示发送“0”。 2ASK信号可表示为式中，为载波角频率，是为单极性NRZ矩形脉冲序列其中，g(t)是持续时间为Ts的基带脉冲波形。为简便起见，通常假设g（t）是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；是第n个符号的电平取值。则相应的2ASK信号就是OOK信号。图4-1.1 2ASK/OOK信号的时间波形

2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法，相应的调制器如下图所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）就是一种数字键控法，其中的开关电路受s（t）控制。（a）模拟相乘法（b）数字键控法图4-1.2 2ASK/OOK信号调制器原理框图 4.2 2ASK/OOK的调制仿真 2ASK/OOK信号调制仿真结果：

图4-2 2ASK/OOK信号调制仿真图 4.3 2ASK的解调基本原理与AM信号的解调方法一样。2ASK/OOK信号也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），相应的接受系统组成方框图如图所示。与模拟信号的接受系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接受性能是必要的。（a）非相干解调方式

（b）相干解调方式图4-3 2ASK/OOK信号的接收系统组成方框图抽样判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b，当信号抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。 2ASK是20世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。但是，ASK 传输技术受噪声影响很大。噪声电压和信号一起改变了振幅。在这种情况下，“0”可能变为“1”，“1”可能变为“0”。可以想象，对于主要依赖振幅来识别比特的ASK调制方法，噪声是一个很大的问题。由于ASK是受噪声影响最大的调制技术，现已较少应用，不过，2ASK常常作为研究其他数字调制的基础，还是有必要了解它。 4.4 2ASK的解调仿真 2ASK解调仿真结果：图4-4 2ASK/OOK的信号解调仿真图

PSK(DPSK)调制与解调资料讲解

P S K(D P S K)调制与解调

2PSK 信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK 的“倒π”现象，因此，实际中一般不采用2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK ）方式。 2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。如图为对同一组二进制信号调制后的2PSK 与2DPSK 波形。 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 数字信息（绝对码）PSK 波形 DPSK 波形相对码从图中可以看出，2DPSK 信号波形与2PSK 的不同。2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK 方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK 与2DPSK 信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。

基于matlab的数字信号调制与解调

一matlab常用函数 1、特殊变量与常数 ans 计算结果的变量名computer 确定运行的计算机eps 浮点相对精度Inf 无穷大I 虚数单位inputname 输入参数名NaN 非数nargin 输入参数个数nargout 输出参数的数目pi 圆周率nargoutchk 有效的输出参数数目realmax 最大正浮点数realmin 最小正浮点数varargin 实际输入的参量varargout 实际返回的参量操作符与特殊字符+ 加- 减* 矩阵乘法 .* 数组乘（对应元素相乘）^ 矩阵幂 .^ 数组幂（各个元素求幂）\ 左除或反斜杠/ 右除或斜面杠 ./ 数组除（对应元素除）kron Kronecker张量积: 冒号() 圆括[] 方括 . 小数点 .. 父目录 ... 继续, 逗号（分割多条命令）; 分号（禁止结果显示）% 注释! 感叹号' 转置或引用= 赋值== 相等<> 不等于& 逻辑与| 逻辑或~ 逻辑非xor 逻辑异或 2、基本数学函数 abs 绝对值和复数模长acos,acodh 反余弦，反双曲余弦acot,acoth 反余切，反双曲余切acsc,acsch 反余割，反双曲余割angle 相角asec,asech 反正割，反双曲正割secant 正切asin,asinh 反正弦，反双曲正弦atan,atanh 反正切，双曲正切tangent 正切atan2 四象限反正切ceil 向着无穷大舍入complex 建立一个复数conj 复数配对cos,cosh 余弦，双曲余弦csc,csch 余切，双曲余切cot,coth 余切，双曲余切exp 指数fix 朝0方向取整floor 朝负无穷取整*** 最大公因数imag 复数值的虚部lcm 最小公倍数log 自然对数log2 以2为底的对数log10 常用对数mod 有符号的求余nchoosek 二项式系数和全部组合数real 复数的实部rem 相除后求余round 取整为最近的整数sec,sech 正割，双曲正割sign 符号数sin,sinh 正弦，双曲正弦sqrt 平方根tan,tanh 正切，双曲正切 3、基本矩阵和矩阵操作 blkding 从输入参量建立块对角矩阵eye 单位矩阵linespace 产生线性间隔的向量logspace 产生对数间隔的向量numel 元素个数ones 产生全为1的数组rand 均匀颁随机数和数组randn 正态分布随机数和数组zeros 建立一个全0矩阵colon) 等间隔向量cat 连接数组diag 对角矩阵和矩阵对角线fliplr 从左自右翻转矩阵flipud 从上到下翻转矩阵repmat 复制一个数组reshape 改造矩阵roy90 矩阵翻转90度tril 矩阵的下三角triu 矩阵的上三角dot 向量点集cross 向量叉集ismember 检测一个集合的元素intersect 向量的交集setxor 向量异或集setdiff 向是的差集union 向量的并集数值分析和傅立叶变换cumprod 累积cumsum 累加cumtrapz 累计梯形法计算数值微分factor 质因子inpolygon 删除多边形区域内的点max 最大值mean 数组的均值mediam 中值min 最小值perms 所有可能的转换polyarea 多边形区域primes 生成质数列表prod 数组元素的乘积rectint 矩形交集区域sort 按升序排列矩阵元素sortrows 按升序排列行std 标准偏差sum 求

FM信号的调制与解调

探究FM信号的调制与解调方波的调制： clear all ts=0.001; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft的频率分辨率 msg=square(4*t); msg2=reshape(msg.',1,length(t)); Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(t,fftshift(abs(Pm))) title('消息信号频谱') int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50; fc=250; %载波频率 Sfm=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号 Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信号频谱 subplot(2,1,2) plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱 title('FM信号频谱') Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率 Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率 fm=50; betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数 W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽

012345678910 02 4 6 消息信号频谱 -500-400-300-200-1000100200300400500 01 2 3 FM 信号频谱已调信号的功率：Pc =0.5000 消息信号的功率：Ps =1 调制指数：betaf =1 调制信号的带宽：W =200 正弦信号的FM 调制： clear all ts=0.001; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft 的频率分辨率 msg=sin(2*pi*t); msg2=reshape(msg.',1,length(t)); Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(t,fftshift(abs(Pm))) title('消息信号频谱') int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50;