劉艷華

（鹽城工學(xué)院信息工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

利用MATLAB軟件對幅度鍵控，頻率鍵控和相移鍵控這三種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進行編程。設(shè)計一個GUI用戶界面，用戶可以通過選擇調(diào)制方式，觀察到所需的各調(diào)制階段波形，這個系統(tǒng)能使人們加深對數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能的了解。

1 數(shù)字調(diào)制的基本原理

載波被數(shù)字基帶信號控制，且將數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字帶通（已調(diào)）信號的過程，稱為數(shù)字調(diào)制。在接收端，把帶通信號通過解調(diào)器恢復(fù)成數(shù)字基帶信號的過程，被稱為數(shù)字解調(diào)過程。數(shù)字信息分為二進制和多進制，所以數(shù)字調(diào)制分為二進制調(diào)制以及多進制調(diào)制。最多見的二進制數(shù)字調(diào)制有三種方法，二進制頻率鍵控（2FSK）、二進制相位鍵控（2PSK）、二進制幅度鍵控（2ASK）。

1.1 2ASK

數(shù)字幅度調(diào)制又被稱為振幅鍵控 （Amplitude Shift Keying），2ASK是二進制振幅鍵控的簡單表示。幅度鍵控控制一個連續(xù)的載波，通過控制代表數(shù)字信息“0”和“1”的基帶脈沖，使載波以斷-續(xù)的形式地輸出。當(dāng)無載波輸出時，會發(fā)送信息“0”，有載波輸出時，會發(fā)送信息“1”。由幅度調(diào)制的原理可得，2ASK信號表達式為

其中，Wc指的是載波角頻率，s(t)矩形脈沖序列。

1.2 2FSK

頻移鍵控的原理是：采用兩個頻率各別的振蕩源f1、f2，來替信號1和0。 在二進制頻率鍵控中，載波的頻率緊接著二進制基帶信號，在f1、f2這兩個頻率值之間變換。故二進制頻率鍵控的公式可以表示為：

1.3 2PSK

相移鍵控是運用載波的相位的改變，來傳遞二進制信號，幅度和頻率不發(fā)生任何變動。在2PSK中，二進制信號代表的“1”和“0”用初始相位為0和 π正弦波表示。若信號“1”初試相位為 0，則信號“0”初試相位為π，反之，若信號“0”初試相位為 0，則信號“1”初試相位為π。載波相位一一對應(yīng)著信號，從而能夠達到調(diào)制的目標(biāo)。

2 GUI界面設(shè)計

GUI界面可以通過MATLAB的GUIDE圖形用戶界面的開發(fā)環(huán)境來建立。在MATLAB的命令窗口中輸入guide點擊鍵盤上的ENTER鍵或者單擊File-New-GUI，便出現(xiàn) guide界面，選擇 Blank GUI，選擇保存地址，點擊OK，GUI的設(shè)計界面即刻生成。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的控件，并設(shè)置好參數(shù)，設(shè)計的GUI界面如圖1所示。

編好關(guān)于二進制振幅調(diào)制、頻移調(diào)制、移相調(diào)制這三種數(shù)字通信系統(tǒng)的代碼以zq.m為名保存。當(dāng)點擊guide中“保存”圖標(biāo)時，界面保存為 zq.fig。同時之前以zq.m命名的文件會彈出。當(dāng)幅度調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制這三種數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)代碼編寫完成，GUI圖形用戶界面已經(jīng)生成，就需要對兩者進行連接，可以在這里對每一個按鈕采用Callback函數(shù)。然后，點擊guide工具欄中的運行按鈕即可運行代碼。

3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的GUI用戶界面展示

圖2 GUI用戶界面演示

用戶先從振幅調(diào)制、頻移調(diào)制、移相調(diào)制這三種調(diào)制方式中選擇自己想要的調(diào)制方式，再在源信號波形、已調(diào)信號波形、乘本地載波后波形、經(jīng)低通濾波后波形、解調(diào)后波形這些調(diào)制階段里選擇調(diào)制方式輸出的階段波形，之后單擊 “仿真”按鈕，就會在坐標(biāo)軸里出現(xiàn)用戶想看見的波形。

由于信號太多，下面只給出一種已調(diào)信號2ASK波形與基帶信號波形示例如圖2所示。

4 結(jié)束語

設(shè)計的GUI用戶界面使用簡單，可以供非專業(yè)人士了解信號調(diào)制與解調(diào)的處理過程，另外通過增加或更換控件，修改程序代碼，可以展示更多的信號。該系統(tǒng)還可以用在通信原理教學(xué)中，可以讓學(xué)生更直觀的了解信號的調(diào)制解調(diào)過程。

［1］李白萍，吳冬梅.通信原理與技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2003（8）：99-136.

［2］樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001（5）：132-212.

［3］李明明，李白萍.電子信息類專業(yè)MATLAB實驗教程[M].北京：北京大學(xué)出版社,2011（1）：102-208.

［4］劉學(xué)勇.詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社,2011（1）：160-173.

［5］樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006（6）：180-233.