2ASK调制技术实验讲义.docx

第一节Matlab仿真系统介绍一、实验目的1．了解Matlab仿真系统的基本功能；2．了解课程设置思路；3．了解开发环境的基本要求。二、实验仪器1．PC机 1台 2．实验箱 配套三、实验原理1. Matlab仿真系统简介MTALAB功能强大，包含多种复杂的算法功能模块，可以很方便的进行各种运算与仿真，大大地减少了计算工作量。并且，MATLAB在设计更新时，不断优化更新其算法，保持其算法的成熟性和先进性，因此，在我们进行多种功能仿真时，都会选择MATLAB进行仿真。MATLAB集成了一个图形化仿真工具包Simulink，能够进行动态系统建模，仿真和综合分析。Simulink具有非常好的开放性，提倡将模型通过框图形式表示出来，或者将已有的模型添加组合到一起，或者将自己创建的模块添加到模型当中。Simlink具有较高的交互性，允许随意修改模块参数，并且可以直接无缝地使用MALTALB的所有分析工具。对最后得到的结果可以进行分析，并能够将结果可视化显示。Simlink的一个意图就是让用户在使用Simlink的同时能够感受到建模与仿真的乐趣。通过这个平台，可以激发用户不断地提出问题，对问题进行建模。Simulink提供了大量的模块，方便用户快速地建立动态的系统模型，只需要用鼠标进行简单的拖放和模块间的连接，就能够建立非常复杂的仿真模型。我们在实验中采用的开发工具，为添加了特殊模块组的Simulink工具箱，该模块组为FPGA的定制模块，因此在我们采用模块完成通信系统设计时，不仅可以完成系统的仿真功能，充分利用MATLAB和Simulink的仿真优势，而且可以将仿真后的程序下载到开发板上，进行算法的验证，使用示波器，频谱仪等仪器仪表进行测量。另外该开发方法在实际的科研及产品设计等工程项目中均有使用，因此学生在完成实验的同时，也掌握了一项具有实际应用的开发技能，对其以后工作也有一定的帮助。考虑到学生储备知识层次的差别，对于不了解FPGA开发流程的学生，可以使用已经搭建好的现有模板进行开发，而不需要关心FPGA相关的参数配置、引脚分配等问题，仅仅关注通信算法本身的设计和验证。2. 系统课程设置在课程设置上，我们按照“基础课程-提高课程-综合课程”的思路进行设计：基础课程：让学生熟悉开发环境的使用，学习可视化控件的功能，掌握完整的开发流程；提高课程：在基础课程的前提下，通过对通信基础功能模块（如：PCM编码，FIR滤波器，FSK调制）的搭建，验证学生对各个知识点的理解，相较一般的验证性实验内容，有更好的实验效果。综合课程：综合课程是在完成了多种通信功能模块的算法验证后，将各个通信功能模块组合成一个完整的通信系统的过程。该过程不仅需要对每个功能模块非常了解，还要有综合设计的能力，对实际的通信系统有所了解，因此综合课程有较大的难度，一般在2课时的课堂难以完成，建议课堂可以作为演示功能使用，在课程设计或毕业设计时作为综合课题。3. 系统安装环境要求由于开发环境选用了比较新版本的MATLAB和QuartusII软件，在安装软件和系统时对电脑有较高要求：硬件要求：CPU：不低于Intel 酷睿i3；内存：不低于4G；硬盘：不低于80G；软件环境：Win7，Win8（注意：不能使用WinXP）；MATLAB 2013a；QuartusII 13.1；4. 对使用者要求使用者应该具备电子通信专业基础知识储备，有编程语言，掌握通信原理基本知识点，熟悉MATLAB及Simulink的使用方法，最好有FPGA开发相关的知识储备。软件安装：先安装quartus 13.1 32位在安装matlab32位最后安装DSPbuilder.破解。开发软件上课时在实验指导老师处拷贝，移动盘大于20G。第二节 2ASK调制技术实验原理：二进制幅度键控（2ASK，Amplitude Shift Keying）是用二进制数字信号去控制正弦载波的振幅参量，用载波振幅的两种不同取值来表征“1”或“0”。如用载波振幅有（载波接通）来表征“1”，用载波振幅无（载波断开）来表征“0”，所以又称OOK（on-off keying）。2ASK信号的表达式和波形2ASK信号的时域表达式如下所示：式中，可用下式表示：式中，可取为0，+1（+A），分别对应于数字信息0,1（也可相反）；是码元宽度；是每个码元期间的基带脉冲波形。为简便起见，假设是高度为1、宽度等于的矩形脉冲，于是就简化为单极性NRZ码。的波形如图所示：2.2ASK信号的产生方法通常，二进制振幅键控信号的产生方法（调制方法）有两种，如图（2）所示：（a）相乘法（b）键控法图2 2ASK信号的产生方法相乘法：由2ASK信号的表达式可知2ASK信号是调制信号和载波信号的乘积，因此与一