通信工程专业课设报告

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1、课程设计说明书 课程设计名称： 通信专业课程设计 课程设计题目： 基于MATLAB环境下的GUI的FSK仿 真演示系统设计 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 通信工程 班级： 姓名： 同组人： 评分： 教师： 20 13 年 7 月 1 日 专业 课程设计任务书20 1220 13 学年 第 2 学期第 17 周 19 周 题目基于MATLAB环境下GUI的FSK仿真演示系统设计内容及要求1掌握FSK的原理和仿真方法；2通过脚本编程或者SIMULINK对FSK调制方式进行仿真；3在MATLAB环境下制作一个GUI，可以由用户输入载波频率、两个调制频率f1和f2，动态产生FSK调制波形；4

2、观察调制信号和已调信号波形，分析调制性能。进度安排 17周：查找资料，进行系统软件方案设计； 18周：软件的分模块调试； 19周：系统联调；设计结果验收，报告初稿的撰写。学生姓名： 指导时间：每周一、二、三、四指导地点： 任务下达20 13年 6月 17 日任务完成20 13年 7月 5 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师 系（部）主任 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘 要 MATLAB是目前国际上流行的进行科学研究、工程计算的软件。它起源于矩阵运算，并

3、已经发展成为一种高度集成的计算机语言。MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性。除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统

4、的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势。因而MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。基于MATLAB环境下GUI的FSK仿真演示系统设计只是其中诸多功能的一个小分支而已，实现起来更加方便。其中涉及的滤波器设计更有相关的滤波器函数可调用，为实验仿真提供了便捷。关键字：Matlab FSK系统仿真 滤波器目 录前言.5第一章 设计要求及任务.6第二章 系统组成及工作原理.7 2.1 系统各单元模块.7 2.2 FSK的基本原理和实现.7第三章 系统设计思路.。.10 3.1 调制模块设计.10 3.2 解调模块设计.11 3.3 GUI界面设计.。.12第四章 系统

5、调试结果分析.13 4.1调试步骤及波形分析.13 4.2调试故障分析.19第五章 总结.20参考文献.21附录一 M文件.22前 言MATLAB 已发展成为适合众多学科，多种工作平台、功能强大的大型软件。在欧美等国家的高校，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。成为攻读学位的本科、硕士、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业开发部门，MATLAB被广泛的应用于研究和解决各种具体问题。在中国，MATLAB也已日益受到重视，短时间内就将盛行起来，因为无论哪个学科或工程领域都可以从MATLAB中找到合适的功能。

6、 基于MATLAB环境下GUI的2FSK仿真演示系统设计涉及的带通滤波器和低通滤波器都可以通过调用滤波器函数进行设计，仿真也能方便给信号加入相应的噪声，模拟现实中的噪声干扰。在程序中可以随便调出某个测试点，观察起波形，分析波形更加方便。 Matlab的图形界面功能GUI (Graphical User Interface)能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，GUI在通信系统的各种仿真中得到了广泛的应用，本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。第一章 设计要求及任务1.1课程设计题目本次课程设计的题目是基于MATLAB环境下GUI的2FSK仿真演示系统设计。1.2设计要求

7、设计一个“基于MATLAB环境下GUI的2FSK仿真演示系统”，具体要求如下：1掌握2FSK的原理和仿真方法；2通过脚本编程或者SIMULINK对2FSK调制方式进行仿真；3在MATLAB环境下制作一个GUI，可以由用户输入载波频率、两个调制频率f1和f2，动态产生2FSK调制波形；4观察调制信号和已调信号波形，分析调制性能。第二章 系统组成及工作原理2.1 系统各单元模块设计此系统必须具备以下单元功能模块：原序列信号产生模块；信号加躁模块；调制模块； 1、带通滤波器模块；解调模块： 2、乘法器模块； 3、低通滤波器模块； 4、抽样判决模块；2.2 FSK的基本原理和实现一、基本原理在二进制数

8、字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号).二进制移频键控信号的时间波形如图2-1所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加. 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为图2-1二进制移频键控信号的时间波形由图2-6可看出,bn是an的反码,即若an=1,则bn=0,若an=0,则bn=1,于是bn= n a ，n和n分别代表第n个信号码元的初始相位.在二进制移频键控信号中, n和n不携带信息,通常

9、可令n和n为零.因此,二进制移频键控信号的时域表达式可简化为：（2.1.8）二、2FSK信号的产生方法（调制原理）二进制移频键控信号的产生,可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数字键控的方法来实现. 图2-2是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图, 图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制,在一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一. 图2-2数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图三、2FSK解调原理二进制移频键控信号的解调方法很多,有模拟鉴频法和数字检测法,有非相干解调方法也有相干解调方法. 采用非相干解调和相干解调两种方法的原理图如图2-4、2-5所示. 其解调原理是将

10、二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号,分别进行解调,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号.2-4 相干解调 2-4 非相干解调第三章 系统设计思路3.1 调制模块设计开 始输入信息码w、载频f1、f2码长j=100*length(w)；设步长为550个步长；C1=sin(2f1t)；C0=sin(2f0t)；n=1:i基带采样信号是否为0？m=j/i*(n-1)+1:j/i*nSt11(m)=1，fsk(n)= C1 (n)St11(m)=0，fsk(n)= C0 (n)n=n+1n=100?i =i+1i=length(w)?st11,ppt_st11e_fsk,f

11、sk,结 束否是否是否是图3.1 调制模块设计流程图注释：w为二进制信息码；st11信号是承载码信息的二进制脉冲序列；e_fsk是已调制的二进制频移键控信号；fsk是加噪后的信号；ppt_e_fsk、ppt_fsk分别是e_fsk、fsk信号的傅立叶变换，即频域函数。3.2 解调模块设计图3.2 解调模块设计流程图开 始经过带通滤波器1，得到以f1为中心频率的fsk1，及其频谱函数ppt_fsk1输入fsk经过带通滤波器2，得到以f2为中心频率的fsk2，及其频谱函数ppt_fsk2将fsk1与载波1相乘，得到st10将fsk2与载波2相乘，得到st20经过低通滤波器1，得到含直流分量的st1