劉艷華

【摘 要】設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的MATLAB GUI用戶界面。用戶只需選擇自己想要的調(diào)制方式，選擇想要觀察的各個(gè)階段的波形，即可直觀地了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)過程，有助于非專業(yè)人員了解調(diào)制過程，也可用于通信原理教學(xué)演示。

【關(guān)鍵詞】GUI；調(diào)制；MATLAB

中圖分類號(hào)： TN911.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）02-0150-002

【Abstract】Designed a digital modulation system MATLAB GUI user interface.Modulation mode，users only need to choose their own want to choose to observe the phases of the waveform， can be intuitive understanding of the digital modulation demodulation process of the system，and help to non-professional personnel understand the modulation process， also can be used for communication principle teaching demonstration.

【Key words】GUI；Modulation；MATLAB

利用MATLAB軟件對(duì)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(jìn)行編程。設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)系統(tǒng)能使人們加深對(duì)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(hào)控制，且將數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字帶通（已調(diào)）信號(hào)的過程，稱為數(shù)字調(diào)制。在接收端，把帶通信號(hào)通過解調(diào)器恢復(fù)成數(shù)字基帶信號(hào)的過程，被稱為數(shù)字解調(diào)過程。數(shù)字信息分為二進(jìn)制和多進(jìn)制，所以數(shù)字調(diào)制分為二進(jìn)制調(diào)制以及多進(jìn)制調(diào)制。最多見的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有三種方法，二進(jìn)制頻率鍵控（2FSK）、二進(jìn)制相位鍵控（2PSK）、二進(jìn)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(jìn)制振幅鍵控的簡單表示。幅度鍵控控制一個(gè)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(shí)，會(huì)發(fā)送信息“0”，有載波輸出時(shí)，會(huì)發(fā)送信息“1”。由幅度調(diào)制的原理可得，2ASK信號(hào)表達(dá)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(gè)頻率各別的振蕩源 f1、f2，來替信號(hào)1和0。在二進(jìn)制頻率鍵控中，載波的頻率緊接著二進(jìn)制基帶信號(hào)，在f1、f2這兩個(gè)頻率值之間變換。故二進(jìn)制頻率鍵控的公式可以表示為：

1.3 2PSK

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

2 GUI界面設(shè)計(jì)

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(diǎn)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(diǎn)擊OK，GUI的設(shè)計(jì)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(jì)的GUI界面如圖1所示。

圖1 GUI界面

編好關(guān)于二進(jìn)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(diǎn)擊guide中“保存”圖標(biāo)時(shí)，界面保存為zq.fig。同時(shí)之前以zq.m命名的文件會(huì)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(duì)兩者進(jìn)行連接，可以在這里對(duì)每一個(gè)按鈕采用Callback函數(shù)。然后，點(diǎn)擊guide工具欄中的運(yùn)行按鈕即可運(yùn)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(hào)波形、已調(diào)信號(hào)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(huì)在坐標(biāo)軸里出現(xiàn)用戶想看見的波形。

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

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)的GUI用戶界面使用簡單，可以供非專業(yè)人士了解信號(hào)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(hào)。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(hào)的調(diào)制解調(diào)過程。

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