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使用Matlab编写仿真2FSK调制与相干解调系统的文档。

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简介：
1.1、该设计采用Matlab编程对2FSK调制和相干解调系统进行仿真。1.2、设计规范如下：（1）信源采用八位二进制随机信号，其比特率为50 bit/s，并设定载波频率分别为f1=200Hz和f2=100Hz；（2）需要绘制出信源信号、已进行2FSK调制的信号、解调器与相干载波相乘后的信号、经过低通滤波器处理后的信号以及最终通过抽样判决器得到的信号的波形；（3）此外，还需撰写一份详尽的专业课程设计报告。2、针对设计的原理进行深入分析。2.1、首先，对2FSK进行介绍，即数字频率调制，又称频移键控（FSK）。二进制频移键控通常简称为2FSK。这种调制方式的核心在于利用载波频率的变化来承载数字信息，具体来说，“1”对应于载频f1，而“0”则对应于载频f2（即与f1不同的另一个载频）的已调谐波形，并且这两个载频之间的频率变化是瞬时完成的。其数学表达式可以表示为： 典型波形如图所示。从图中可以看出，2FSK信号可以被视为两个不同载频的ASK（幅度调制）信号的叠加。因此，其时域表达式也可以表达为： 2.2、进一步阐述2FSK调制原理。 2FSK调制过程是通过使用两个具有不同频率的载波信号来传输一个二进制信息序列来实现的。其中，“1”对应于载频f1，而“0”则对应于另一相载频w2的已调谐波形。这种调制的实现通常依赖于一个由矩形脉冲序列控制的开关电路，该电路能够选择性地将两个独立的频率源f1和f2连接到相应的信道中。本次课程设计采用了上述第一种方法来实现调制过程。相应的原理图如图所示： 图1 调制原理框图 2.3、详细阐述基于相干解调法的 2FSK 解调原理。在 2FSK 的解调过程中存在两种主要方法：相干解调法和非相干解调法。本次课程设计的方案选择了相干解调法。该方法的核心在于首先利用相干解调器将接收到的已调谐信号与对应的相干载波进行乘法运算后，再通过滤波操作得到最终输出结果。由于 2FSK 系统中存在两个不同的载波频率，因此解调过程也需要同时使用两个对应的相干载波来进行乘法运算并随后通过低通滤波器进行处理，最后将两列滤波后的输出结果相加以获得最终的滤波输出结果。最后, 通过抽样判决器对该滤波输出结果进行抽样判决以提取原始的信息序列, 其具体原理如下： 图2 相干解调原理框图3、明确仿真参数设置说明3.1、仿真参数设置：信源采用八位二进制随机信号；所使用的载波频率设定为fc=900Hz；分别设定两个不同的频率作为信源频率 f1=100Hz 和 f2=200Hz；比特率 Rb = fm * logM ₂ = 50 bit/s 。3.2、详细的设计步骤: 1．信号产生：首先生成8个二进制随机数作为基带调制信号a, 这些随机数构成了我们的基波调制信号；其次生成两列基带信号st1和st2, 并分别绘制这两列信号的波形曲线 。 2．信号调制：接下来生成包含噪声的 ２FSK 信号 。具体步骤包括: (１) 使用基带信号 st１ 和 st２ 与各自对应的载波 s１ 和 s２ 进行乘法运算；(２) 将这两列生成的乘积信号进行相加操作, 生成包含噪声的sn (３) 将sn 通过两个低通滤波器进行滤波处理, 并绘制经过滤波后的 波形曲线 。3．解调 (１) 对于经过低通滤波后的两列数据, 利用抽样脉冲对其进行抽样判决处理 , 并绘制出抽样判决后的 波形 st , 最后将 st 与之前调制后的 sn 进行对比分析 , 根据图三得出比特率为50 bit/s 的结论 。4、展示仿真结果及分析4.1、仿真结果展示4.1.１显示产生的基带原始输入数据 4.1.２显示产生的原始载波数据 4.1.３展示了整个２FSK 调制过程的结果。

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  • 基于Matlab的2FSK调制与相干解调系统仿真编程.doc
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    本文档探讨了利用MATLAB软件实现二进制频移键控（2FSK）通信系统的模拟过程，包括信号的生成、传输及接收端的相干解调技术。通过详细的编程和仿真，分析了不同参数对2FSK系统性能的影响，为通信工程领域提供了一种有效的研究方法。 1. 设计内容与要求 设计任务包括使用Matlab编程仿真2FSK调制及相干解调系统。 设计细节如下： （1）信源为八位二进制随机信号，比特率为50bit/s；载波频率分别为f1=200Hz和f2=100Hz。 （2）绘制信源、2FSK已调信号、经过相干解调后的信号以及低通滤波器输出的波形，并展示抽样判决后得到的结果； （3）撰写专业课程设计报告。 2. 设计原理分析 2.1 二进制频移键控(2FSK)介绍 数字频率调制又称频移键控，其中二进制形式记作2FSK。该技术利用载波的频率变化来传输数字信息：符号“1”对应于载波f1，而符号“0”则与另一个不同的载频f2相关联。改变频率的过程是瞬间完成的。 其表达式如下： \[ s(t) = A_c \cos(2\pi f_1 t), \quad m(t)=1 s(t) = A_c \cos(2\pi f_2 t), \quad m(t)=0 \] 典型波形显示，可以将2FSK信号视为两个不同载频的幅度调制（ASK）信号叠加。 2.2 2FSK调制原理 通过选择不同的频率源f1、f2来传输二进制信息序列。一种实现方法是使用矩形脉冲序列控制开关电路以切换到相应频率，本次设计采用此方案进行模拟。 2.3 相干解调原理 在接收端可以采取相干或非相干方式进行信号处理，本任务中选择前者：即利用两个载波分别与接收到的已调制信号相乘并经过低通滤波器后合并输出。最终通过抽样判决来恢复原始信息。 3. 仿真参数设置及程序设计说明 信源为八位二进制随机序列；载波频率分别为f1=200Hz和f2=100Hz，比特率Rb =50 bit/s。 详细步骤： - 首先生成8个二进制随机数作为基带信号； - 产生两列不同频率的正弦波形以模拟载波信号； - 利用调制原理将基带序列与对应载频相乘并叠加形成2FSK信号，并在传输过程中加入高斯白噪声； - 对接收到的含噪2FSK信号进行相干解调，包括滤除高频成分及抽样判决以恢复原始数据。 4. 仿真结果分析 展示了生成的基带序列、载波波形以及整个调制与解调过程中的关键步骤。
     
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    本项目提供了一个基于MATLAB的2FSK（二进制频移键控）通信系统仿真程序。通过该代码可以进行2FSK信号的调制与解调过程，并对误码率性能进行分析。 2FSK信号的相干解调MATLAB代码可用于一般课程中的学习与实践。该代码模拟了2FSK信号的产生过程，并包括信号在信道中传播以及通过滤波器等步骤，最终生成相关图像进行展示。