通信原理中数字频带传输实验方法比较分析【字数：7990】
摘 要通信原理中的数字信号频带传输是一种利用调制器对传输信号进行载波频率调制的传输方式，信号调制的目的是为了更好的适应信号传输通道的频率特性，传输信号经过调制处理后提高了线路的频带利用率，这部分的原理学习在通信原理的教学实验中占重要地位。为帮助本科生更好进行频带传输原理的学习，本文从软硬件相结合的角度出发，以LABVIEW和MATLAB软件为基础，进行了2ASK、2FSK、2PSK三种数字信号的调制解调仿真，结合以硬件实验箱为基础进行的FSK硬件实验，分析比较了上述三种实验方法的优缺点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 通信原理中的频带传输 1
1.2 频带传输的三种调制方式 1
1.3 频带传输实验方法调研 2
第二章 实验原理基础 3
2.1 数字信号频道传输的三种调制方法 3
2.1.1 2ASK调制解调原理 3
2.1.2 2FSK调制解调原理 5
2.1.3 2PSK调制解调原理 7
第三章 LABVIEW仿真实验 9
3.1 实验目的 9
3.2 实验内容 9
3.3 实验的流程图 9
3.4 仿真结果观测 12
3.5 仿真结果分析 14
第四章 MATLAB仿真实验 15
4.1 实验目的 15
4.2 实验内容 15
4.3 实验步骤 15
4.3.1 2ASK调制程序及结果图 15
4.3.2 2FSK调制程序及结果图 17
4.3.3 2PSK调制程序及结果图 20
4.3.4 三种二元调制的性能比较程序及结果图 22
4.4 实验结果分析 26
第五章 硬件实验 27
5.1 实验目的 27
5.2 FSK调制解调实验总电路原理图 27
5.3 实验内容 27
5.3.1 FSK调制实验步骤 27
5.3.2 FSK解调实验步骤 28
5.4 实验结果 28
5.4.1 调制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
实验结果说明 28
5.4.2 解调实验结果说明 29
5.5 实验分析 30
第六章 三种实验方法的比较分析 31
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
通信原理中的频带传输
在通信原理中，数字信号的传输方式主要被分为基带传输与频带传输这两种，而在实际信道中，由于多数信道具有带通传输特性，数字基带信号在这种信道中不能直接传输，因此就必须使用数字基带信号对载波进行调制，产生出已调数字信号，而这种调制信号进行传输的方法就是频带传输。
频带传输的三种调制方式
在通信原理课程中，数字信号的频带传输方式主要介绍了三种，分别是：幅度键控(ASK)（全称为Amplitude shift keying）、频移键控（FSK）（全称为Frequencyshift keying）和移相键控（PSK）（全称为Phase Shift Keying）。
ASK是应用最早的调制方法，设备简单，频带利用率也高。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1与0。调幅技术虽然实现起来简单，但是对信道敏感度高，抗干扰性能比较差。
FSK在数字传输中不可或缺，它是以数字信号控制载波频率变化，利用了载波的频率变化来传递数字信息。根据已调波的相位连续与否，频移键控分为两类：相位不连续的频移键控和相位连续的频移键控。频移键控是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是：实现起来较容易，不受信道参数变化的影响，抗噪声与抗衰减的性能较好。
移相键控用数字调制信号的正负控制载波的相位。当数字信号的振幅为正时，载波起始相位取0；当数字信号的振幅为负时,载波起始相位取180°。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。移相键控一般分为绝对相移（PSK）和差分相移（DPSK），由于PSK调制过程中常常会出现“倒现象”，即调制载波与解调载波相位差具有不确定性，为解决这一问题，实际中常采用二进制差分相移键控（2DPSK）进行调制。
数字调制根据频谱特性还可分为线性调制和非线性调制。如果调制信号的功率谱密度仅仅是原始基带信号功率谱密度在频率轴上的线性搬移，即只有幅度上的衰减，而没有形状上的变化，则此调制为线性调制；否则，就为非线性调制。
在上述三种数字调制方法中，只有ASK是线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。
频带传输实验方法调研
查阅大量书籍与电子资料后总结出了四种较为完善的实验方法，分为软件仿真和硬件实验两大类。
软件仿真有三种：一是基于LABVIEW平台的虚拟仪器仿真，其优点是可以进行图像化编程，大多数仪器会以图标形式显示，简单易懂；二是以MATLAB为平台的编程模拟，其优点是参数调制方便，运行后波形显示清晰；三是仿真及动态系统分析平台Systemview，优点是提供了精密的嵌入式分析工具，可以构建滤波器设计、信号处理等完整通信系统的设计与仿真。
硬件实验主要是有关数字信号的调制解调实验，要借助实验箱完成硬件实验，这种方法其优点是增强了学生的动手能力，实验的方法和手段更加贴近实际。
进行分析比较后，我选择了已有一定软件基础的LABVIEW和MATLAB进行软件仿真，同时辅以硬件实验，用软硬件相印证的方法，更好的比较如何进行频带传输实验有利于通信原理教学。
第二章 实验原理基础
2.1 数字信号频道传输的三种调制方法
2.1.1 2ASK调制解调原理
所谓数字调制就是将基带数字信号的频谱搬移到高频处，得到适合于在信道中传输的带通信号，2ASK（二进制数字振幅键控）就是数字调制方式的一种，它是以二进制数字基带信号为调制信号，将基带信号与载波相乘后载波幅度的不同达到传递信息的目的。具体来说，2ASK 调制就是利用二进制信号的“0”、“1”控制连续载波信号的有无。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 通信原理中的频带传输 1
1.2 频带传输的三种调制方式 1
1.3 频带传输实验方法调研 2
第二章 实验原理基础 3
2.1 数字信号频道传输的三种调制方法 3
2.1.1 2ASK调制解调原理 3
2.1.2 2FSK调制解调原理 5
2.1.3 2PSK调制解调原理 7
第三章 LABVIEW仿真实验 9
3.1 实验目的 9
3.2 实验内容 9
3.3 实验的流程图 9
3.4 仿真结果观测 12
3.5 仿真结果分析 14
第四章 MATLAB仿真实验 15
4.1 实验目的 15
4.2 实验内容 15
4.3 实验步骤 15
4.3.1 2ASK调制程序及结果图 15
4.3.2 2FSK调制程序及结果图 17
4.3.3 2PSK调制程序及结果图 20
4.3.4 三种二元调制的性能比较程序及结果图 22
4.4 实验结果分析 26
第五章 硬件实验 27
5.1 实验目的 27
5.2 FSK调制解调实验总电路原理图 27
5.3 实验内容 27
5.3.1 FSK调制实验步骤 27
5.3.2 FSK解调实验步骤 28
5.4 实验结果 28
5.4.1 调制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
实验结果说明 28
5.4.2 解调实验结果说明 29
5.5 实验分析 30
第六章 三种实验方法的比较分析 31
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
通信原理中的频带传输
在通信原理中，数字信号的传输方式主要被分为基带传输与频带传输这两种，而在实际信道中，由于多数信道具有带通传输特性，数字基带信号在这种信道中不能直接传输，因此就必须使用数字基带信号对载波进行调制，产生出已调数字信号，而这种调制信号进行传输的方法就是频带传输。
频带传输的三种调制方式
在通信原理课程中，数字信号的频带传输方式主要介绍了三种，分别是：幅度键控(ASK)（全称为Amplitude shift keying）、频移键控（FSK）（全称为Frequencyshift keying）和移相键控（PSK）（全称为Phase Shift Keying）。
ASK是应用最早的调制方法，设备简单，频带利用率也高。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1与0。调幅技术虽然实现起来简单，但是对信道敏感度高，抗干扰性能比较差。
FSK在数字传输中不可或缺，它是以数字信号控制载波频率变化，利用了载波的频率变化来传递数字信息。根据已调波的相位连续与否，频移键控分为两类：相位不连续的频移键控和相位连续的频移键控。频移键控是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是：实现起来较容易，不受信道参数变化的影响，抗噪声与抗衰减的性能较好。
移相键控用数字调制信号的正负控制载波的相位。当数字信号的振幅为正时，载波起始相位取0；当数字信号的振幅为负时,载波起始相位取180°。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。移相键控一般分为绝对相移（PSK）和差分相移（DPSK），由于PSK调制过程中常常会出现“倒现象”，即调制载波与解调载波相位差具有不确定性，为解决这一问题，实际中常采用二进制差分相移键控（2DPSK）进行调制。
数字调制根据频谱特性还可分为线性调制和非线性调制。如果调制信号的功率谱密度仅仅是原始基带信号功率谱密度在频率轴上的线性搬移，即只有幅度上的衰减，而没有形状上的变化，则此调制为线性调制；否则，就为非线性调制。
在上述三种数字调制方法中，只有ASK是线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。
频带传输实验方法调研
查阅大量书籍与电子资料后总结出了四种较为完善的实验方法，分为软件仿真和硬件实验两大类。
软件仿真有三种：一是基于LABVIEW平台的虚拟仪器仿真，其优点是可以进行图像化编程，大多数仪器会以图标形式显示，简单易懂；二是以MATLAB为平台的编程模拟，其优点是参数调制方便，运行后波形显示清晰；三是仿真及动态系统分析平台Systemview，优点是提供了精密的嵌入式分析工具，可以构建滤波器设计、信号处理等完整通信系统的设计与仿真。
硬件实验主要是有关数字信号的调制解调实验，要借助实验箱完成硬件实验，这种方法其优点是增强了学生的动手能力，实验的方法和手段更加贴近实际。
进行分析比较后，我选择了已有一定软件基础的LABVIEW和MATLAB进行软件仿真，同时辅以硬件实验，用软硬件相印证的方法，更好的比较如何进行频带传输实验有利于通信原理教学。
第二章 实验原理基础
2.1 数字信号频道传输的三种调制方法
2.1.1 2ASK调制解调原理
所谓数字调制就是将基带数字信号的频谱搬移到高频处，得到适合于在信道中传输的带通信号，2ASK（二进制数字振幅键控）就是数字调制方式的一种，它是以二进制数字基带信号为调制信号，将基带信号与载波相乘后载波幅度的不同达到传递信息的目的。具体来说，2ASK 调制就是利用二进制信号的“0”、“1”控制连续载波信号的有无。
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