金陵科技学院学士学位论文 第二章 系统的开发背景和开发工具

高校和科研单位广泛使用的编程软件, 它编程简单, 功能强大, 在通信仿真方面表现不俗。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB还具有可视化的图形用户界面开发环境，可用来开发相应的辅助教学软件。MATLAB具有很强的绘图功能和编程语言的基本特征，它可以进行程序设计，而且简单易学、编程效率高，它和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化的科技应用软件。它集高效的数值分析、完备的信号和图形处理、功能丰富的应用工具箱为一体，构成了一个方便快捷，界面友好的用户环境，是一种适应多种硬件平台的数学计算工具，它的出现给各课程的计算机辅助教学带来了福音。

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等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork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。

2.2.2 GUI简介

GUI就是集成图形用户界面GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)，它是人与计算机交互操作的重要方式，根据这些图形对象能为仿真系统生成一个人机交互界面，可以设计出界面友好、操作方便的图形用户界面，便于仿真系统的操作，既形象生动，又简单易懂。GUI（Graphical User Interface）包含了窗口菜单、对话框、按钮和文本等各种控件的用户界面，用户通过键盘或鼠标操作，就可以设计出具有自己独特风格的图形界面，再通过编写回调函数就可以实现GUI与用户之间的交互，为教学课件的制作提供了极大的方便。

GUI界面通常是在开发一个实际的应用程序时为了尽量做到界面美观友好最为常用的方法。提供图形用户界面的应用程序能够使用户的学习和使用更为方便容易。用户不需要知道应用程序究竟是怎样执行各种命令的，而只需要了解可见界面组件的使用方法；用户也不需要知道命令是怎样执行的，只要通过与界面交互就可以使指定的行为得以正确执行。MATLAB软件中的GUIDE模块为用户提供了一个方便高效的集成环境，所有GUI支持的用户控件都集成在这个环境中，并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法。

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金陵科技学院学士学位论文 第二章 系统的开发背景和开发工具

GUIDE将用户保存设计好的GUI界面保存在一个FIG资源文件中，同时自动生成包含GUI初始化和组件界面布局控制代码的M文件，为实现回调函数提供了一个参考框架。

GUIDE可以根据用户GUI的版面设计过程直接自动生成M文件框架，这样就简化了GUI应用程序的创建工作，用户可以直接使用这个框架来编写自己的函数代码。这样的编写方法具体有以下优点：

1、应用程序M文件已经包含实现一些有用的函数编写代码，无需自己编写。 2、可以使用该M文件生成的有效方法来管理图形对象句柄并执行回调函数子程序。 3、提供管理全局数据的途径。

4、文件支持自动插入回调函数原型，确保当前GUI与未来发布版本的兼容。 用户也可以选择有GUIDE生成的FIG文件、自己编写应用程序M文件的GUI创建方式。编写M文件时要注意，应用程序M文件中不能包含用户控件创建命令，所有的界面设计信息都保存在由界面设计编辑器生成的FIG文件中。

实现一个GUI主要包括以下两项工作：GUI界面设计和GUI组件编程。整个GUI的实现可以分为以下几个步骤：

1、通过设置GUIDE应用程序的选项来进行GUIDE组态。 2、使用界面设计编辑器进行GUI界面设计。 3、理解应用程序M文件中所使用的编程技术。

4、编写用户GUI组件行为响应控制（即回调函数）代码。

开发数字调制演示系统是在MATLAB基础上基于GUIDE模块来设计的系统界面，对控件进行外观、属性和回调函数的编译，实现一个数字调制系统应有的功能。在满足基本功能的前提下，对界面外观美化，使用户系统界面友好美观。

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金陵科技学院学士学位论文 第三章 数字调制解调系统原理

3 数字调制解调系统原理

3.1 ASK数字调制解调系统

ASK是利用载波的幅度变化来传递数字信息。载波的振幅受二进制调制信号“1”或“0”的控制。当信号为“1”，振幅为“A”; 当信号为“0”，振幅为“0”。

3.1.1 ASK数字调制原理

在这类调制中，载波的幅度随二进制被调制信号序列而变，化状态。具体可以表示为：

e2(t ? ASK ( t ) ? a ng nTs)cos?ct 可以令

n?(3-1)

m(t)??ang(t?nTs)n那么2ASK信号可表示为：

e2ASK(t)?m(t)cos?ct (3-2)

其中，g(t)为基带码元波形，an为信源给出的二进制符号“0”或“1”，?c为载波角频率，且有?c?2?fc，T为码元周期。

因此，要实现正交调制，只要令

就可以实现2ASK调制。 断键控信号(OOK信号)。

2ASK信号产生的方法如下：

I(t)?0 Q ( t) ? m ( t )

(3-3)

2ASK信号由于一个信号状态始终为“0”，此时相当于处于断开状态，所以也称为通

图3-1-1 模拟相乘法

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金陵科技学院学士学位论文 第三章 数字调制解调系统原理

图3-1-2 数字键控法

3.1.2 ASK数字解调原理

2ASK信号解调的常用方法主要有两种：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）。包络检波法的原理方框图如图3-1-3所示。带通滤波器(BPF)恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器(LPF)的作用是滤除高频杂波，使基带信号(包络)通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲(位同步信号)是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，包络检波器输出，经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。

图3-1-3非相干解调方式（包络检波法）

相干检测法的原理方框图如图3-1-4所示。同步检测就是相干解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。利用此载波与收到的已调信号相乘，经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出信号。低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。

图3-1-4相干解调方式（同步检测法）

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