武汉理工大学基于MATLAB的二进制移相键控(2PSK)调制与解调
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：
题目：信号分析处理课程设计
－基于MATLAB的二进制移相键控（2PSK）调制与解调分析
初始条件：
1.Matlab6.5以上版本软件；
2.先修课程：通信原理等；
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体
要求）
1、利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行二进制移相键控（2PSK）
调制与解调，观察波形变化；
2、画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果
（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结；
3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写，具体包括：
⑴目录；⑵理论分析；
⑶程序设计；⑷程序运行结果及图表分析和总结；
⑸课程设计的心得体会（至少800字，必须手写。）；
⑹参考文献（不少于5篇）。
时间安排：周一、周二查阅资料，了解设计内容；
周三、周四程序设计，上机调试程序；
周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
1 理论分析 (1)
1.1基础知识 (1)
1.2二进制相移键控基本原理 (1)
1.3二进制相移键控调制 (2)
1.4二进制相移键控解调 (4)
2 程序设计与仿真模型建立 (6)
2.1设计与仿真基础 (6)
2.2程序设计实现 (7)
2.3 Simulink仿真模型建立 (12)
3 程序运行结果与仿真结果 (20)
3.1程序运行结果与分析 (20)
3.2 Simulink仿真结果与分析 (21)
4 心得体会 (23)
参考文献 (25)
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1
1 理论分析
1.1基础知识
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道（如无线信道）因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。
1.2二进制相移键控基本原理
数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK ）基本的调制方式。
1 0 1
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中，通常利用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK 信号的时域表达式为：
e 2psk =Acos(ωc +) （式1.1）
其中，错误!未找到引用源。表示第n 个符号的绝对相位：
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2
错误!未找到引用源。 0 发送“0”时
φn = （式1.2） π 发送“1”时
因此，上式可以改写为
错误!未找到引用源。 （式1.3）
典型波形如图 1.1.2.由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK 信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦波的相乘。
图1.2.2 2PSK 信号波形
就模拟调制法而言，与产生2ASK 信号的方法比较，只是对基带信号要求不同，因此2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB 调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时基带信号为单极性NRZ 或双极性NRZ 脉冲序列信号均可。且 2PSK 信号属于DSB 信号，它的解调不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。
1.3二进制相移键控调制
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中，通常用初始相位为0和π表示二进制的“1”和“0”。因此2PSK 的信号的时域表达式为
ｅ2psk (t)=Acos(ωc t+φn )
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3
其中，φn 表示第n 个符号的绝对相位： 0 发送“0”时
φn =
π 发送“1”时
因此，上式可改写为
Acos ωc t 概率为P
ｅ2psk (t)=
- Acos ωc t 概率为1-P
图 1.3.1 2PSK 信号的时间波形
由于表示信号的两种码元的波形相同，记性相反，鼓2PSK 信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即
ｅ2psk (t)=s(t)cos ωc t
其中
s(t)= ∑a n g(t-nT s )
这里，g(t)是脉宽为Ts 的单个矩形脉冲，而an 得统计特性为
1 概率为P
a n =
-1 概率为1-P
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即发送二进制符号“0”时（an 取
+1），ｅ2psk (t)取0相位；发送二进制符号“1”
时（an 取-1），ｅ2psk (t)取π相位。
1.4二进制相移键控解调
2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图1.4.1所示。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK 信号同频同相的相干载波。
2PSK 信号相干解调各点时间波形如图1.4.2所示，当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。
图 1.4.12PSK 信号的解调原理图
图 1.4.22PSK 信号相干解调各点时间波形
图1.4.2是2PSK 解调器在无噪声情况下能对2PSK 信号的正确解调。（a ）是收到的2PSK 信号；(b)是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（c ）是接收的2PSK 信号与本地载波相乘得到的波形示意图，此波形经过低通滤波器滤波
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后得到低通信号；(d)是取样判决器在位定时信号；（e）是对(d)波形取样，再与门限进行比较，做出相应的判决得到恢复的信号；需要注意的是判决规则应与调制规则一致。
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2 程序设计与仿真模型建立
2.1设计与仿真基础
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
Simulink是Matlab中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。
它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection （连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink 库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以
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根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink 创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。
在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink 的菜单或Matlab 的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope 模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到Matlab 的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，Matlab 的所有工具及Simulink 本身的应用工具箱都包含这些工具。由于Matlab 和SIMULINK 的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink 不能脱离Matlab 而独立工作。
2.2程序设计实现
该实现方法是利用matlab 的M 文件，编写程序并利用窗口显示出结果的方法。
2PSK 信号与产生2ASK 信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，在2ASK 中s(t)是单极性的，而在2PSK 中s(t)是双极性的基带信号。因此2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB 调幅信号。2PSK 信号属于DSB 信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。因此2PSK 信号的调制与解调原理框图如下图。
)
图2.2.1 2PSK 信号的调制原理框图
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2e
图2.2.2 2PSK 信号的解调原理框图
根据2PSK 信号的调制与解调原理框图进行程序设计，首先对程序进行流程图设计，下图是本课程设计的程序设计框图：
然后根据程序流程图编写代码，代码分为各个功能模块，以下是程序的代码： %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 初始化参数
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clc;
clear all;
close all;
fs=8e5;%抽样频率
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fm=20e3;%基带频率
n=2*(6*fs/fm);
final=(1/fs)*(n-1);
fc=2e5; % 载波频率
t=0:1/fs:(final);
Fn=fs/2;%耐奎斯特频率%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 信源信号%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure(1)
subplot(321);
plot(t,x);
axis([0 2e-4 -2 2]);
title('信源信号');
grid on %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 用正弦波产生方波%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
twopi_fc_t=2*pi*fm*t;
A=1;
phi=0;
x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波
am=1;
x(x>0)=am;
x(x<0)=-1; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% PSK调制信号%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
car=sin(2*pi*fc*t);%载波
ask=x.*car;%载波调制
subplot(322);
plot(t,ask);
axis([0 200e-6 -2 2]);
title('PSK信号');
grid on; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 带通滤波器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
fBW=40e3;
f=[0:3e3:4e5];
w=2*pi*f/fs;
z=exp(w*j);
BW=2*pi*fBW/fs;
a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a)
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p=(j^2*a^2);
gain=.135;
Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p));
subplot(325);
hh=abs(Hz);
plot(f,hh);
title('带通滤波器');
grid on;
Hz(Hz==0)=10^(8);%avoid log(0)
subplot(326);
hhb=20*log10(hh);
plot(f,hhb);
grid on;
title('Receiver -3dB Filter Response');
axis([1e5 3e5 -3 1]);
set (gcf, 'num', 'off', 'name', ['系统信号调制波形'...
blanks(10)]);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 带通滤波后输出%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
a=[1 0 0.7305];%[1 0 p]
b=[0.135 0 -0.135];%gain*[1 0 -1]
faskn=filter(b,a,askn);
figure(2)
subplot(321);
plot(t,faskn);
axis([0 100e-6 -2 2]);
title('通过带通滤波后输出');
grid on;
cm=faskn.*car;%解调
subplot(322);
plot(t,cm);
axis([0 100e-6 -2 2]);
grid on;
title('通过相乘器后输出'); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 低通滤波器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
p=0.72;
gain1=0.14;%gain=(1-p)/2
Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p));
subplot(323);
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Hz1(Hz1==0)=10^(-8);%avoid log(0)
plot(f,20*log10(abs(Hz1)));
grid on;
title('LPF -3dB response');
axis([0 5e4 -3 1]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 滤波器系数%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
a1=[1 -0.72];%(z-(p))
b1=[0.14 0.14];%gain*[1 1]
so=filter(b1,a1,cm);
so=so*10;%add gain
so=so-mean(so);%removes DC component
subplot(324);
plot(t,so);
axis([0 8e-4 -3.5 3.5]);
title('通过低通滤波器后输出');
grid on;
%Comparator %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 判定并输出波形%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
High=2.5;
Low=-2.5;
vt=0;%设立比较标准
error=0;
len1=length(so);
for ii=1:len1
if so(ii) >= vt
Vs(ii)=High;
else
Vs(ii)=Low;
end
end
Vo=Vs;
subplot(325);
plot (t,Vo), title('解调后输出信号'),
axis([0 2e-4 -5 5])
grid on;
xlabel('时间 (s)'), ylabel('幅度(V)')
set (gcf, 'num', 'off', 'name', ['系统信号解调波形'...
blanks(10)]); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 调制后加噪
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
askn=(ask+noise);%调制后加噪
subplot(324);
plot(t,askn);
axis([0 200e-6 -2 2]);
title('加噪后调制信号');
grid on;
2.3 Simulink仿真模型建立
（1）模型库
在MATLAB命令窗口输入“simulink”并回车，就可进入Simulink模型库，单击工具栏上的按钮也可进入。
Simulik模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从而实现全图形化仿真。
Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。
图2.3.1 Simulink工具箱
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（2）设计仿真模型
在MATLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择“File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口
图2.3.2 新建仿真模型窗口
（3）运行仿真
两种方式分别是菜单方式和命令行方式，菜单方式：在菜单栏中依次选择"Simulation" | "Start" 或在工具栏上单击
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。命令行方式：输入“sim”启动仿真进程
比较这两种不同的运行方式：菜单方式的优点在于交互性，通过设置示波器或显示模块即可在仿真过程中观察输出信号。命令行方式启动模型后，不能观察仿真进程，但仍可通过显示模块观察输出，适用于批处理方式。
（4）2PSK信号调制与解调模型仿真
建立simulink模型方框图如下：
图 2.3.3 系统总框图
其中Bernoulli Binary Generator为伯努利二进制随机数产生器，Sine Wave为载波模块，Unipolar to Bipolar Converter为极性变换模块，Power Spectral Density是频谱仪Product为乘法器模块，Analog Filter Design为滤波器模块，QuantizingEncoder为量化编码器模块，Scope为示波器，Power Spectral Density1为频谱分析模块。参数设置如下：
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图2.3.4 载波参数设置
图2.3.5 基带信号参数设置
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图2.3.6 极性变换模块参数设置
图2.3.7 乘法器模块参数设置
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图2.3.8 频谱分析模块参数设置
图2.3.9 带通滤波器模块参数设置
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图2.3.10 低通滤波器模块参数设置
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MFSK的调制与解调
目录 前言 (1) 正文 (1) 2.1 课程设计的目的及意义 (1) 2.2 多进制数字调制 (1) 2.3 MFSK简介 (1) 2.4 MFSK信号的频谱、带宽及频带利用率 (2) 2.5 MFSK调制与解调的原理 (3) 3 仿真结果与分析 (3) 3.1 八进制的随机序列 (3) 3.2 调制后的信号 (4) 3.3 加入高斯白噪声后的已调信号 (5) 3.4 MFSK的解调 (6) 3.4.1 滤除高斯白噪声 (6) 3.4.2 相干解调后的信号 (7) 3.4.3 非相干解调后的信号 (7) 3.5 MFSK系统的抗噪声性能 (8) 3.5.1 相干解调时的误码率 (8) 3.5.2 非相干解调时的误码率 (8) 课程设计总结 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)
前言 MFSK——多进制数字频率调制，简称多频制，是2FSK方式的推广。它是用不同的载波频率代表各种数字信息。在数字通信系统中，数字调制与解调技术占有非常重要的地位。随着MATLAB技术的发展，数字通信技术与MATLAB的结合体现了现代数字通信系统发展的一个趋势。文中介绍了MFSK调制解调的原理，并基于MATLAB实现MFSK调制解调的程序代码设计，仿真结果表明设计方案是可行的。 正文 2.1 课程设计的目的及意义 本次课程设计我所做的课题是一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目，这就要求我们需要完成信号的调制解调以及抗噪声性能的分析等问题。 通过我们对这次项目的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目的课程设计。以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。学会了运用MATLAB编程来实现MFSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，并且讨论了其调制和解调效果，分析了抗噪声性能，增强了我的动手能力，为以后学习和工作打下了基础。 2.2 多进制数字调制 二进制键控调制系统中，每个码元只传输1b信息，其频带利用率不高。而频率资源是极其宝贵和紧缺的。为了提高频带利用率，最有效的办法是使一个码元传输多个比特的信息。这就是将要讨论的多进制键控体制。多进制键控体制可以看作是二进制键控体制的推广。这时，为了得到相同的误码率，和二进制系统相比，接要用更大的发送信号功率。这就是为了传输更多信息量所要付出 的代价。由二进制数字调制系统的性能比较可得知，各种键控体制的误码率都决定于信噪比：r=a 2 2σn2 （r表示信号码元收信号信噪比需要更大，即需码元功率a 2 2 和噪声功率σn2之比）。 现在，设多进制码元的进制数为M,一个码元中包含信息K比特，则有k=log2M；若想把码元 功率a 2 2平均分配给每比特，则每比特分得的功率为P b=a2 2k ；这样每比特的信噪功率比为：r b=r k ； 在M进制中，由于每个码元包含的比特数K和进制数M有关，所以在研究不同M值下的错误率时，适合用r b为单位来比较不同体制的性能优劣。 所谓多进制数字调制，就是利用多进制数字基带信号去调制高频载波的某个参量，如幅度、频率或相位的过程。根据被调参量的不同，多进制数字调制可分为多进制幅度键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）以及多进制相移键控（MPSK或MDPSK）。也可以把载波的两个参量组合起来进行调制，如把幅度和相位组合起来得到多进制幅相键控（MAPK）或它的特殊形式多进制正交幅度调制（MQAM）等。 2.3MFSK简介 多进制数字频率调制（MFSK）简称多频制，是2FSK方式的推广。它是用不同的载波频率代表不同种数字信息。多进制频移键控（MFSK）的基本原理和2FSK是相同的，其调制可以用频率键控法和模拟调频电路来实现，不同之处在于使用键控法的时候供选的频率有M个。
管式加热炉串级系统控制过控课设解析
学号1422060213 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 串级温度控制系统设计 起止日期：2017 年7 月 3 日至2017 年7 月7 日 学生姓名侯亚东 班级14自动化2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2017年7月7日
天津城建大学 课程设计任务书 2016 -2017学年第 2学期 控制与机械工程 学院 自动化专业 班级 14自动化2班 姓名 侯亚东 学号 1422060213 课程设计名称： 过程控制 设计题目： 串级温度控制系统设计 完成期限：自 2017 年 7 月 3 日至 2017 年 7 月 7 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 管式加热炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度作为主变量，主、副对象的传递函数分别为： 2017()81 s G s e s -=+，021()(101)(201)G s s s =++ 试采用串级控制设计温度控制系统，具体要求如下： 1) 进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图； 2) 进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能； 3）说明不同控制方案对系统的影响。 二、设计要求 采用MATLAB 仿真；需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10）全部P 、I 、D 的参数 （11）PID 的模型 （12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
4psk调制与解调
课程设计任务书 学生姓名：王成刚专业班级：通信0906班 指导教师：许建霞工作单位：信息工程学院 题目: 设计一个4PSK调制解调系统 初始条件： 本设计基于数字信号处理技术基础实验，通过自行设计程序并在电脑上利用MATLAB软件进行仿真。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰 写等具体要求） 1)4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择 2)系统中要求加入高斯白噪声 3)4PSK解调方框图采用相干接收形式 4)分析误码率 参考书目: [1]谢自美.电子线路设计·实验·测试(第三版).武汉：华中科技大学出版社 [2]康华光. 电子技术基础模拟部分.高等教育出版社，2005 [3]康华光. 电子技术基础数字部分.高等教育出版社，2005 [4]樊昌信. 通信原理（第五版）.北京：国防工业出版社，2005 时间安排： 第1周，安排任务（鉴主15楼实验室） 第1-17周，仿真设计（鉴主13楼计算机实验室） 第18周，完成（答辩，提交报告，演示） 指导教师签名: 年月日系主任签名:年月日
目录 摘要 (3) Abstract (4) 1 引言 (5) 1.1 背景介绍 (5) 1.2 设计要求 (5) 2 4PSK调制解调的基本原理 (6) 2.12PSK数字调制原理 (6) 2.24PSK的调制和解调 (7) 3 4PSK调制解调系统仿真 (10) 3.1MATLAB软件介绍 (10) 3.22PSK调制解调系统仿真 (11) 3.34PSK调制解调系统仿真 (12) 4 4PSK误码率分析 (15) 4.1 4PSK误码率的计算 (15) 4.24PSK误码率的仿真 (16) 5 总结 (17) 参考文献 (18)
四相移相键控调制解调
太原理工大学现代科技学院实验报告 一、 实验目的 1、了解QPSK 调制解调原理及特性。 2、了解载波在QPSK 相干及非相干时的解调特性。 二、 实验内容 1、观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。 2、观察IQ 调制解调过程中各信号变化。 3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 三、 基本原理 1、QPSK 调制原理 QPSK 又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。 QPSK 利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a 代表，后一信息比特用b 代表。双比特码元中两个信息比特ab 通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1-1所示，矢量关系如图1-1所示。图1-1（a ）表示A 方式时QPSK 信号矢量图，图1-1（b ）表示B 方式时QPSK 信号的矢量图。 由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A 方式中：45°、135°、225°、315°， 则数据k I 、k Q 通过处理后输出的成形波形幅度有三种取值±1、0。 表1-1 双比特码元与载波相位关系
太原理工大学现代科技学院实验报告 (0,1) (1,1) (0,0) 参考相位参考相位 (a) (b) 图1-1 QPSK 信号的矢 量图 下面以A 方式的QPSK 为例说明QPSK 信号相位的合成方法。 串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行序列，然后通过基带成形得到的双极性序列（从D/A 转 码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图1-2中虚 线矢量，将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号，其相位编码关系如表1-2所示。 a(1)b(1) b(0) a(0) 图1-2 矢量图 表1-2 QPSK 信号相位编码逻辑关系 用调相法产生QPSK 调制器框图如图1-3所示。
过程控制系统课程设计报告报告实验报告
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
过控课设蒸发器前馈-反馈控制
过控课设目录 第一章前馈-反馈控制与设计任务 (2) 1.1 前馈控制 (2) 1.2 反馈控制 (2) 1.3 设计任务 (2) 1.4 设计要求 (2) 1.5 设计报告 (2) 第二章前馈-反馈系统 (2) 2.1 前馈控制系统的组成 (3) 2.2 前馈控制系统的特点 (3) 2.3 前馈-反馈复合控制系统特性分析 (4) 第三章前馈-反馈仿真分析 (7) 3.1 系统分析 (7) 3.2 静态系统仿真图 (8) 3.2 动态系统仿真 (9) 3.3 系统跟踪性能与抗干扰性能 .............................................. . 9 第四章总结 .. (11) 参考文献 (12)
第一章前馈-反馈控制与设计任务 1.1 前馈控制 前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。 1.2 反馈控制 反馈控制（英文名称为Feedback Control），是指从被控对象获取信息，按照偏差的极性而向相反的方向改变控制量，再把调节被控量的作用馈送给控制对象，这种控制方法称为反馈控制，也称作按偏差控制。反馈控制总是通过闭环来实现的。反馈控制的特点：反馈控制的特点有：按偏差进行调节；调节量小，失调量小；能随时了解被控变量变化情况；输出影响输入（闭环）。反馈控制必须有偏差才能进行调节，调节作用落后于干扰作用；调节不及时，被控变量总是变化的。 1.3 设计任务 蒸发器的控制通道传递函数为，G01(s)=Wo(s)= 0.94/(55s+1)ｅ-6s,扰动通道特性为G02(s)=Wf(s)=1.05/(41s+1)ｅ-8s试设计前馈-反馈控制系统，具体要求如下： 1.4 设计要求 1) 采用matlab仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响； 2）采用matlab仿真分析不同形式前馈-反馈控制器对系统性能的影响； 3) 选择一种较为理想的控制方案进行设计，给出相应的闭环系统原理图； 4）进行仿真实验，给出系统的跟踪性能和抗干扰性能。 1.5 设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 第二章前馈-反馈系统 2.1 前馈控制系统的组成 在热工控制系统中，由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服
PSK调制和解调的基本原理回顾
目录 1.实验要求及开发环境 (3) 2. 二、课程设计软件说明 (7) 三、基本原理 (2) 3.1调制方式简介 (2) 3.2OQPSK的含义 (3) 3.3同相正交环法（科斯塔斯环） (5) 四、实验框图原理说明 (12) 4.1实验总框图介绍 (12) 4.2五个子部分的介绍 (7) 4.2.1串并转换 (7) 4.2.2载波调制 (9) 4.2.3 科斯塔斯环解调 (15) 4.2.4 抽样判决 (17) 4.2.5 并串转换 (17) 五、实验结论 (18) 六、调试报告 (19) 6.1频率调制器F M参数设置 (19) 6.2低通滤波器参数设置 (19) 6.3脉冲串的参数设置 (20) 七、实验心得 (21) 八、参考文献 (22)
一、实验要求及开发环境 实验要求：1. 数字相关器子系统 2. 仿真结果分析 实验目的：1.了解PSK直序扩频通信系统的基本原理 2.掌握Systemview的使用 开发环境：PC机开发软件：Systemview Systemview简介 Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真。直到一般系统的数学模型建立等各个领域，systemview在友好且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。 利用systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统．可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。其特色是，利用它可以从各种不同角度、以不同方式，拉要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器的各种指标一如幅频待件(波特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。它还
实验三PSK移相键控实验
汕头大学实验报告 学院: 工学院系:电子系专业:通信工程年级: 2008 成绩: 姓名: 黄兰凤学号:08142013 组: 第一组实验时间:2010/12/11 指导教师签字: _____________________________________________________________________ 实验三：PSK移相键控实验 一，实验目的 1，学习了解PSK的调制信号2，掌握PSK调制原理3，熟悉PSK 调制载波包络变化4，掌握PSK解调的基本原理5，了解PSK 解调数据反向的现象6，掌握PSK数据传输的过程。 二，实验仪器 1，ZH7001（H）通信原理基础实验箱2,20MHz双踪示波器 三，实验原理 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号好称为脉冲调幅信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。抽样定理：fs>2fh,才能从抽样信号中可以无失真的恢复出原信号。 分路抽样电路的作用是：将在时间上连续的语音信号经脉冲抽样形成时间上离散的脉冲调幅信号。N路抽样脉冲在时间上是互不相交，顺序排列的，各路的抽样信号在多路汇接的公共负载上相加便形成合路的脉冲调幅信号，本实验设置了两路抽样电路。 多路脉冲调幅系统中的路际串话，在一个理想的传输系统中，各路PAM信号应是严格地限制在本路时隙中的矩形脉冲。但如果传输PAM信号的通道频带是有限的，则PAM信号就会出现拖尾现象，当拖尾很严重，以致侵入领路时隙时，就产生了路际串话。
四，实验内容 2，BPSK的0/π的相位测量： 3，发射端I路和Q路调制信号的相平面信号观察
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计 报告书 课设小组：第四小组
目录 摘要 (1) 第一章课程设计任务及说明 (2) 1.1课程设计题目 (2) 1.2 课程设计容 (3) 1.2.1 设计前期工作 (3) 1.2.2 设计工作 (4) 第二章设计过程 (4) 2.1符号介绍 (4) 2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 (6) 2.3压力定制控制系统被控对象动态分析 (7) 2.4串级控制系统被控对象动态分析 (7) 第三章压力 P2 定值调节 (8) 3.1 压力定值控制系统原理图 (8) 3.2 压力定值控制系统工艺流程图 (8) 第四章水箱液位L1定值调节 (9) 4.1 水箱液位控制系统原理图 (9) 4.2 水箱液位控制系统工艺流程图 (9) 第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图 (10) 5.1串级控制系统原理图 (10) 5.2串级控制系统工艺流程图 (11)
第六章控制仪表的选型 (12) 6.1 仪表选型表 (12) 6.2现场仪表说明 (13) 6.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表 (14) 第七章控制回路方框图 (15) 总结 (15) 参考文献 (16)
摘要 过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。 使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。 关键词：过程控制设计DCS
GFSK的调制解调原理
GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器
PSK移相键控调制电路设计与制作
PSK移相键控调制电路设计与制作 一、目的 1．掌握二相BPSK（DPSK）调制的工作原理及电路组成。 2．了解载频信号的产生方法。 3．掌握二相绝对码与相对码的码型变换方法。 二、、原理 绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。 图1是二相PSK（DPSK）调制器电路框图，图2是它的电原理图。 图1 二相PSK（DPSK）调制器电路框图 （一）电路基本工作原理 数字相位调制又称为移相键控。它是利用载波相位的变化来传递数字信息的。通常又可把它分成绝对移相与相对移相两种方式。绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息。那么，怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递数字信息呢？如果让所需传输的数字基带信号控制载波相位改变，而载波的振幅和频率都不变，那么就得到载波的相位发生变化的已调信号，我们把这种调制方式称为数字相位调制。即移相键控PSK调制。 PSK在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。 当传送消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机的振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图3所示。下面对图2中的电路作一分析：
图2 PSK 移相键控调制实验电原理图 图3 二相PSK 调制信号波形 1． 内载波发生器 电路如图4所示。 图4 1.024MHz 内载发生器 C491p C160.1u C170.1u C30.033u C60.033u C110.033u R13150 R161K R12100 R171K R14100 R847K R1010K R15150 BG19013 TP5 TP4 TP10 TP9 TP8 TP7 R11100K SW1 R510K C37-25p 11 10 U1E 74LS04 5 6 U1C 74LS04 3 4 U1B 74LS04 1 2 U1A 74LS041 23 U2A 74LS861 2 13 U5A 4066 11 10 12 U5B 4066 D 2 Q 5 Q 6 CLK 34 1 P R E C L R U3A 74LS74 (PN32K) +5V (32K) SW2 1234 K3 PSKOUT 3 2 6 1 5 8 7 4U4LM318 123 K1 +12V -12V +12V R41K R91K (1024K)TP6C12200p C22200p L1330uH C12100p 载波一入 TP1 J1 C8150p C70.033u C100.033u R710K C97-25p 13 12 U1F 74LS04 R61K (512K) L2560uH 载波二入 TP2J2信码输入 TP3J3 123 K2 J5 相对码时钟入 调制波输出 TP11 J4 R15.6K D1LED(R)+12V R21K D2LED(O) +5V R330K D3LED(B) -12V C150.1u C180.1u C130.1u C140.1u +5V
双容水箱-过控课程设计报告-上海电力_图文(精)
《过程控制系统设计》课程设计报告 姓名: 学号: XXXXXX 班级: XXXXXXXX 指导老师: 设计时间:2014年 1月 11日 ~1月 15日 第一部分双容水箱液位串级 PID 控制实物实验时间:同组人: 一、实验目的 1、进一步熟悉 PID 调节规律 2、学习串级 PID 控制系统的组成和原理 3、学习串级 PID 控制系统投运和参数整定 二、实验原理(画出“ 系统方框图” 和“ 设备连接图” 1、实验设备:四水箱实验系统 DDC 实验软件、四水箱实验系统 DDC 实验软件 2、原理说明: 控制系统的组成及原理 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值,这样连接起来的两个控制器称为“串级” 控制器。两个控制器都有各自的测量输入, 但只有主控制器具有自己独立的设定值, 只有副控制器的输出信号送给被控对象, 这样组成的系统称为串级控制系统。本仿真系统的双容水箱串级控制系统如下图 1所示:
图 1 双容水箱串级控制系统框图 串级控制器术语说明 主变量:y1称主变量。使它保持平稳使控制的主要目的 副变量:y2称副变量。它是被控制过程中引出的中间变量 主对象:下水箱;副对象:上水箱 主控制器:PID 控制器 1,它接受的是主变量的偏差 e1,其输出是去改变副控制器的设定值副控制器:PID 控制器 2,它接受的是副变量的偏差 e2,其输出去控制阀门 主回路:若将副回路看成一个以主控制器输出 r2为输入,以副变量 y2为输出的等效环节, 则串级系统转化为一个单回路,即主回路。 副回路:处于串级控制系统内部的,由 PID 控制器 2和上水箱组成的回路 串级控制系统从总体上看, 仍然是一个定值控制系统, 因此, 主变量在干扰作用下的过渡过程和单回路定值控制系统的过渡过程具有相同的品质指标。但是串级控制系统和单回路系统相比, 在结构上从对象中引入一个中间变量(副变量构成了一个回路,因此具有一系列的特点。串级控制系统的主要优点有:
PI-4_DQPSK调制解调硬件实现中的误码率分析
P /4-DQPSK 调制解调硬件实现中的误码率分析 蒋 娜,钟洪声 (电子科技大学电子工程学院,四川省成都市610054) =摘 要> 介绍了全数字P /4差分四相移相键控的(DQPSK)调制解调电路原理,应用最新提出的1bit 解调算法成功实现解调,该算法大大简化了解调部分的数据处理。分析了新的1bit 解调算法理论误码率,比传统的8位P /4-DQPSK 差1.5dB 。当信噪比不低于15dB 时,该算法误码率可达10-7,仍是一有效解调方法。在Xilinx ise 5.2开发环境下用VHDL 语言实现调制解调,RTL 仿真结果有误码存在,分析发现实现过程中将1kHz 时钟用做210 (1024)进行分频引起了频率误差,对该误差带来的误码进行仿真分析,同时提出改进的方案,即分频设计时让计数器在0~2n -x 之间循环计数,通过仿真证明该方案达到了预期的减小误码率的效果。 关键词:差分四相移相键控,调制解调,误码率,现场可编程门阵列中图分类号:TN914.3 收稿日期:2004-09-14;修回日期:2004-10-21 0 引 言 P /4-差分四相移相键控(DQPSK)是一种正交相移键控调制方式,具有比正交相移键控(QPSK)更小的包络波动和比最小高斯相移键控(GMSK)更高的频谱利用率。在多径扩展和衰落的情况下,P /4-DQPSK 比交错正交相移键控(OQPSK)的性能更好。P /4-DQPSK 能够采用非相干差分解调,不必恢复相干载波。P /4-DQPSK 已应用于美国的IS -136数字蜂窝系统、日本的个人数字蜂窝系统(PDC)和美国的个人接入通信系统(PACS)中。 数字通信系统中,现场可编程门阵列(FPGA)的应用相当广泛,它的可编程特性带来了电路设计的灵活性,缩短了产品的投入市场的时间。本文主要讨论P /4-DQPSK 调制解调在FPGA 实现中的误码分析,提出了改进方案,通过仿真分析达到了改善其误码率的效果。 1 P /4-DQPS K 的1bit 解调 图1为全数字P /4-DQPSK 调制解调实现框图。 串行数据串/并变换分成I ,Q 两路信号,对其进行P /4-DQPSK 星座点的映射,为了与载波的速率相匹配,必须对I ,Q 两路信号增采样(内插),成形滤波可以减小码间干扰和抑制带外辐射,设计采用升余弦滚降滤波器,与载波的采样信号相乘完成调制部分。调制输出的信号经8bit 的D/A 转换器转换成为模拟中频信号, 送入后续的上变频电路处理。 图1 全数字P /4-DQPSK 调制解调实现框图 进行P /4-DQPSK 解调时采用1bit 算法[1]。该算法可以不需要与调制时的8bitD /A 转换器相应的8bit A/D 转换器,模拟中频信号经过电压比较器送入FPGA 芯片,解调输入端的数据为1bit 。经中频差分 检测、低通滤波后,I ,Q 通道的信号x ,y 为: x =E ] n =1 12n -1 2 cos [(2n -1)$U ] (1)y = E ] n=1 12n -12 cos (2n -1)$U -P 2 (2) 式中:$U =U k -U k -1 ,为前后两个码元的相位差。 从图2可以看出x 、y 与传统的P /4-DQPSK 解调的cos $U 、sin $U 具有相同的判决区间,因此,1bit 解调算法可以成功实现P /4-DQPSK 的解调,大大简化了解调部分的数据处理。 # 39#第30卷第12期 2004年12月 电子工程师 EL ECT RON IC EN GIN EER Vol.30No.12 Dec.2004
通信原理 移频键控FSK调制与解调系统实验报告
移频键控FSK调制与解调系统设计实验 一．实验目的 1．加深对数字调制中移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。 2．学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立分析问题与解决问题的能力。 二．实验任务与要求 构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是： 主载波频率：11800HZ 载波1频率：2950HZ（四分频） 载波2频率：1475HZ（八分频） 数字基带信号NRZ：7位M序列，传输速率约为400波特。（32分频） FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器，利用键控法实现。 FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。 传输信道不考虑噪声干扰，采用直接传输。 整个系统用EWB软件仿真完成。 三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成 数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。直接调频法和移频键控法。注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK 及相位不连续的FSK之分。并分别记作CPFSK及DPFSK。 根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路结构如图1-1所示.： 图1-1 2FSK调制与解调系统电路原理图
1）2FSK 调制系统设计 本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、Ｍ序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图1-2所示 由图可以看出，当信码为“１”时， 分频链作４分频，即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图 为2950Hz 载波，信码为“０”时，分频链作８分频，输出频率为1475Hz 载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK 信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。 ①主载波振荡器电路设计 主要提供2FSK 的载波和信码的定时信号，本设计使用集成电路（555）构成多谐振荡器，产生的振荡频率为11800Hz 载波，其电路如图1-3。。 已知由（555）构成多谐振荡器的振荡频率为： 则R1=3.6K R2=4.7K （可调） 图1-3 555 定时器接成的多谐振荡器 C=0.033uf ②分频器电路设计 将主载波按设计要求，用D 触发器构成适当的分频电路，获得载频f1、f2和Ｍ序列所需的时钟信号，因一级D 触发器可实现二分频（选用74LS74双D3片），所以2FSK 系统所需的四、八及32分频器电路如图1-4所示： 图1-4 分频器电路 ③Ｍ序列发生器电路设计 实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试的方便，一般都用M 序列产生器产生的伪随机序列来充当数字基带信号。本次设计采用三级线性移位寄存器（选用74LS74双D2片），形成长度为23-1=7位码长的伪随机码序列，码率约为400bit/s ，如图1-5所示： 输出的信码为： 1110010 C R R T f )2(1121+= =
四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
通信对抗原理 实验报告 实验名称：四相移相键控（QPSK）调制及解调实 验 学生姓名： 学生学号： 学生班级: 所学专业： 实验日期:
1. 实验目的 1. 掌握QPSK 调制解调原理及特性。 2.. 熟悉Matlab 仿真软件的使用。 2. 实验内容 1、 编写Matlab 程序仿真QPSK 调制及相干解调。 2、 观察IQ 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。 3、 观察IQ 调制解调过程中各信号变化。 4、 观察功率谱的变化。 5、 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。 3. 实验原理 1、QPSK 调制原理 QPSK 又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。 QPSK 利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a 代表，后一信息比特用b 代表。双比特码元中两个信息比特ab 通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1-1所示，矢量关系如图1-1所示。图1-1（a ）表示A 方式时QPSK 信号矢量图，图1-1（b ）表示B 方式时QPSK 信号的矢量图。 由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A 方式中：45°、135°、225°、315°，则数据、 通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值±；B 方 式中：0°、90°、180°、270°，则数据、通过处理后输出的成形波形幅度有三种取 值±1、0。 表1-1 双比特码元与载波相位关系 k I k Q 2/2k I k Q
过控课程设计报告
课程设计报告 课程名称：过程控制工程 设计题目：阶跃曲线确定无滞后 一阶对象传递函数 专业：自动化 班级：一班学号： 20100220118 学生姓名：苏星 时间： 2013 年6月1日～6月16日 ―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核 总成绩：总分成绩 指导教师：
前言 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、 原子能等工业部门生产过程的自动化,是连续生产过程的自动控制， 其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上 是离散的，但是其被控量需定量控制，也是过程控制。 过程控制系统的品质是由组成系统的各个环节的结构及其特性所 决定的。过程的数学模型是设计过程控制系统，确定控制方案，分析 质量指标，整定调节器参数等等的重要依据。前馈控制，最优控制， 多变量解耦控制等更需要有精确的过程数学模型，所以过程数学模型 是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。研究过程建模对于实现 生产过程自动化具有十分重要的意义。 被控过程的数学建模，是指过程在各输入量作用下，其相应输出量 变化函数关系的数学表达式。过程的数学建模有两种：一是非参数模型，例如阶跃响应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线，是用曲线表 示的。二是参数模型，例如微分方程、传递函数、脉冲响应函数、状 态方程和差分方程等，是用数学方程式或函数表示。本次课程设计采 用的是第一种。 目录 一 .设计原理及思路 2 二. 实验数据（组1和组2） 3 三. maltab数据分析及校验（组1和组2）及matlab仿真4 4 四. 参考资料及心得体会 12
一、设计原理及思路 无滞后一阶对象（单容）传递函数 1.计算法 000 )0()(,x y y k T k ?-∞= ？如何确定 000 T x k dt dy t = =)(0000 00 ∞===y x k t T x k T t ; )(632.0)1)(()(010T y e y T y →∞=-∞=-
数字调制解调实验
武汉大学教学实验报告 电子信息学院 ** 专业 2016 年 ** 月 ** 日 实验名称数字调制解调实验指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩 图1 FSK调制电路原理框图
代表信号载波的恒定偏移。 FSK 的信号频谱如图2 所示。 图2 FSK 的信号频谱 公式给出：,其中B 为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主 FSK 的传输带宽变为：。 图3 FSK锁相环解调器原理示意图 锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时， 此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图3所示。FSK 。其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在 电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为 失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。
图4 PSK、DPSK调制电路原理框图 ，通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成 解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。 图5 解调器原理方框图 输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。由于跟随器电源电压已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。 ）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图） 采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。 图6 科斯塔斯特环电路方框原理如图 解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图 ，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。5U7A,5U7B周边电路为低通滤波器。 的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从5U8的7脚经5U11B.C ,若5U10A两输入信号分别为A和B，因（A、B同为 5E2用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经5C21输出至移相90o90o移
过程控制系统课程设计报告
~ 过程控制系统课程设计报告 · 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： ` )
温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。( 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值
采样时间 t 8 》 9 10 11 12 13 温度值℃ 64 · 72 79 86 93 98 以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： < 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内
过控课设报告
课程设计报告 ( 2015--2016年度第一学期) 名称：过程控制课程设计 题目：主汽温度控制系统设计院系：自动化 设计周数： 1周 日期：2016年 01月20日
《过程控制》课程设计 任务书 一、目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 二、主要内容 1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）； 4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5．编写设计说明书。 三、进度计划 四、设计（实验）成果要求 1、绘制所设计热工控制系统的的SAMA图； 2、根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线； 3、撰写设计报告
五、考核方式 提交设计报告及答辩 学生姓名： 指导教师： 2016年01月20日
一、课程设计的目的与要求 1、目的 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 2、要求 设计分为两个阶段：设计前期工作及设计工作。 （一）设计前期工作 主要内容： （1）查阅资料。对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量； （2）确定自动化水平。包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平； （二） 设计工作 （1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； （2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图）； （3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA 图；（包括系统功能图和系统逻辑图） 系统功能和逻辑：系统控制结构，系统的自动控制和手动操作，系统手动与自动的双向无扰动切换，系统投自动或切手动的条件 。 （4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； （5）编写设计说明书。 二、设计正文 1、被控对象分析，系统对象动态特性： 1.1影响过热蒸汽温度因素 影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种： （1）蒸汽流量（负荷）扰动； （2）烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）； （3）减温水流量扰动。 1.2过热汽温控制对象的静态特性 12 27 1.657(120)1.202(127.1)s s G s G s -= += +