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。
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)。
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。
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:
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。
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。當點擊guide中“保存”圖標時,界面保存為 zq.fig。同時之前以zq.m命名的文件會彈出。當幅度調(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。
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。
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。
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