基于matlab信号源、滤波器和信号的调制与解调毕业论文(编辑修改稿)

基于matlab信号源、滤波器和信号的调制与解调毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

信宿 噪声和 干扰源 发送设备 接受设备 毕业论文（设计） 9 型中图中的各模块以及各功能不一定都会采用，根据数字通信系统的设计要求来选择相应模块的使用。 信源输出的初始信号，由信源编码器输出的离散时间序列经过信道编码器对离散信号的处理传送到调制器中，经过调制转换后生成的频带信号进行功率放大然后传输到物理信道进行输送（在传输过程中数字系统中的信号与模拟系统中一样会混入噪声发生波形畸变）。 传输的信号在接收端经过时域和频域的处理后被送到解调器，由解调器转换输出的基带数字 信号经过信道译码器的处理后送至信源解码器，信源解码器输出的信号将送入信宿中。 通信系统模型设计的关键 通信系统模型的设计过程可以分为分层、设计、描述和开发四个阶段。 模型设计的分层阶段就是自上而下地将建模对象分解成多个功能层次，具体过程就是将建模对象连续分解为下级对上级的功能子系统，这些子系统最终通过仿真呈现出来。 我们通过对这些概念的理解可以总结出一个点对点的数字通信系统模型，如图 34 所示。 图中每个子系统都由一个方框表示，如此任何的通信系统都可以由该模型描述。 通信网络是由多个中继节点串联起来的点 对点通信系统构成。 利用不同的算法和技术可以在各子系统中设计出不同的通信系统。 通信系统中信号的传输还需要一些基本的信息处理技术才能实现。 信 源 信源编码器 信道编码器 解调器 解调器 信道解码器 信 宿 噪声和 干扰源 发送设备 接受设备 信 道 信道解码器 图 33 数字通 信系统模型图 毕业论文（设计） 10 图 34 点对点通信系统分层建模的最高层次模型图 对于模拟通信系统来说也可以用这些子系统方框建模。 由于模型中的模块在某些通信系统中并非都是通用的，可见我们在选择和划分子系统方框时是可以根据系统的需要来定义的。 分层建模完成后就将进入模型设计的阶段，模型设计的过程就是对模型子系统的自然属性的一般功能描述。 因此，模型设计阶段也被称为层次描述阶段。 型设计阶段的层次描述不在乎系统内部结构把子系统模块看作为一个黑箱子，由此可以提高本阶段的仿真计算效率。 总体分析，在本阶段为保证执行仿真的效率应采用简单的传递函数模型来表达子系统的功能。 模型描述阶段是指使用相关的数学算法、物理实验等得到的系统输入、输出的数据关系表将系统的行为进行具体描述的实现过程。 在系统设计开发的不同阶段指数参数、具体结构以及实现的形式等都各不相同，因此系统的开发阶段是一个不断更新的过程，而对系统功能描述的全面与否取决于设计者对系统设计的理解。 通信系统模型中传输的对象因建模仿真的目的不同也 各不相同，有比特、符号的逻辑元素传输，此外，信号波形的传输也可作为建模传输的对象。 在研究通信系统的模型中只需对需要研究的部分模块进行分析仿真即可，不必对整个系统的模块进行建模与仿真。 本章节主要分析了通信系统的概念模型，并且描述了数字信号系统和模拟信号系统的概念比较了两者的区别。 最后讨论了通信系统建模的关键和各个阶层的建模问题。 毕业论文（设计） 11 4 基本通信系统主要模块的建模与分析 滤波器的设计 滤波器的类型与参数指标的设计 滤波器是用于消除信号中的噪声或者其他不想要的部分信号的电子系统，这种处理信 号的功能增强了信号所需的成分。 按照性质的不同，滤波器可分为线性的、非线性的、时变得、时不变的、连续的、离散的、无限脉冲响应、有限脉冲响应等等。 我们通常所说的滤波器一般是指线性时不变滤波器。 一般使用传递函数或者冲击响应表示单输入单输出的滤波器。 若一个连续函数 h(t)为滤波器的冲击响应，那么称这个滤波器为模拟滤波器，用拉普拉斯变换的 H(s)表示其传递函数。 冲击响应为一个离散序列 h(k)的滤波器称为数字滤波器，用 Z 变换 H(z)表示其传递函数。 滤波器在通信系统中扮演着重要的角色，它可以选择出有用的频率信号而阻止 其他频率的成分。 根据频域特性，滤波器又可分为低通、高通、全通、带通和带阻等类型。 模拟低通滤波器是所有滤波器的基础，其他类型的滤波器可由模拟低通滤波器转换而来，因此模拟低通滤波器的设计是滤波器设计的关键。 本节介绍如何在 MATLAB 操作环境下设计模拟低通滤波器。 滤波器设计就是按照设计要求经过计算得出满足设计要求的滤波器的参数，然后再通过参数计算得出传递函数的分子与分母系数。 设计模拟滤波器最主要的四个参数为通道拐角频率、阻带起始频率、通带内波动以及阻带内最小衰减。 数字滤波器还需考虑采样频率参数，除此之外，还需考 虑阻带起始归一化频率以及通带截止归一化频率。 滤波器设计的相关参数 MATLAB 软件中提供了设计巴特沃斯滤波和切比雪夫 2 型滤波器、椭圆型模拟滤波器或数字滤波器的四个函数，本次设计以最常用的巴特沃斯滤波器为例加以分析。 滤波器的最小阶和 3dB 截止频率的计算 巴特沃斯滤波器函数的调用格式为： [n,Wn] = buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) 毕业论文（设计） 12 [n,fn] = buttord(fp,fs,Rp,Rs,’s’) 数字滤波器的输入参数 Wp、 Ws 是归一化的频率 ,但模拟滤波 器的输入参数fp、 fs 为不归一化的。 Rp、 Rs 分别是以分贝为单位的通带内波动以及阻带内最小衰减。 返回值 n 是设计指标参数的最低系数阶数， Wn是数字滤波器的 3dB 归一化截止频率， fn 是模拟滤波器的 3dB 截止频率。 滤波器传递函数的计算 由上所述可求出滤波器的阶数和 3dB 截止频率，然后可以用 MATLAB 函数计算出滤波器传递函数的分子与分母的系数。 巴特沃斯滤波器传递函数的计算命令为： [b,a] = butter(n,Wn) [b,a] = butter(n,Wn,‘ ftype’ ) [b,a] = butter(n,Wn，‘ s’ ) [b,a] = butter(n,Wn，‘ ftype’，‘ s’ ) Wn 对于数字滤波器是 3dB 归一化截止频率，而在模拟滤波器中是未归一化的角频率（ Wn=2*pi*fn）。 当参数为两个向量元素时，计算的是带通或带阻的滤波器，参数为三个向量元素计算的高通或低通的滤波器。 参数 ftype 为 high 时计算的是高通滤波器，为 stop 时计算的为带阻滤波器。 返回值 b、 a 为传递函数 H(z)或 H(s)分子、分母多项式的系数矩阵。 系统模型的转换 系统的模型一 般用状态方程来描述，也可用输入输出间的传递函数表示单输入单输出的系统。 由于传递函数具有多种多样的形式，为了方便这些形式间的相互等价描述转换， MATLAB 提供了大量的系统模型转换函数并且在帮助文档中讲解了其函数的用法。 滤波器特性的图示 MATLAB 提供了计算线性系统时间响应和频率响应的程序指令。 例如指令[freqs]和 [freqz]分别用于计算、绘制连续系统和离散系统的幅频和相频响应。 调用格式为： [h] = freqs(b,a,w)； [h,f] = freqz(b,a,fs) 函数中 b 是传递函数的分子多项式系数向量， a 是分母多项式的系数向量，指定的计算频率点序列 w 对应于频率响应 h， m为在 0 到采样频率 fs 的一半范围内的计算点数， gd 为对应于计算频率点序列 f 的群时延序列。 设计实例 毕业论文（设计） 13 实例 1： 设采样率为 8000Hz， fp = 2100Hz， fs = 2500Hz， Rp = 3dB， Rs = 25dB 设计一个巴特沃斯型低通滤波器，波形图如图 41 和 42 所示。 f_N=8000。 f_p=2100。 f_s=2500。 R_p=3。 R_s=25。 Ws=f_s/(f_N/2)。 Wp=f_p/(f_N/2)。 [n, Wn]=buttord(Wp,Ws,R_p,R_s)。 [b,a]=butter(n, Wn)。 figure(1)。 freqz(b,a, 1000, 8000) subplot(2,1,1)。 axis([0 4000 30 3]) figure(2)。 f=0:40:4000。 z=exp(j*2*pi*f./(f_N))。 H_z=polyval(b,z)./polyval(a,z)。 subplot(2,1,1)。 plot(f, 20*log10(abs(H_z)))。 axis([0 4000 40 1])。 xlabel(39。 頻率 Hz39。 )。 ylabel(39。 幅度 dB39。 )。 subplot(2,1,2)。 plot(f, angle(H_z))。 xlabel(39。 頻率 Hz39。 )。 ylabel(39。 相角 rad39。 ). 毕业论文（设计） 14 图 41 波形图 1 图 42 波形图 2 实例 2： 以 simulink 基本模块实现对传递函数 H(z) =1；输入信号为X=[1,0,0,0,0,0,0,0,0,0]的零状态响应输出的解析和数值计算的结果 毕业论文（设计） 15 设计模型概念图如图 43 所示。 仿真图如图 44 所示。 图 43 设计模型概念图 图 44 仿真波形图 通信系统的调制与解调模块 调制是通信系统中十分重要的一个概念，它是一种数字。