數字調制系統的GUI用戶界面設計

劉艷華

（鹽城工學院信息工程學院，江蘇 鹽城 224051）

利用MATLAB軟件對幅度鍵控，頻率鍵控和相移鍵控這三種數字調制系統進行編程。設計一個GUI用戶界面，用戶可以通過選擇調制方式，觀察到所需的各調制階段波形，這個系統能使人們加深對數字調制系統的性能的了解。

1 數字調制的基本原理

載波被數字基帶信號控制，且將數字基帶信號轉變為數字帶通（已調）信號的過程，稱為數字調制。在接收端，把帶通信號通過解調器恢復成數字基帶信號的過程，被稱為數字解調過程。數字信息分為二進制和多進制，所以數字調制分為二進制調制以及多進制調制。最多見的二進制數字調制有三種方法，二進制頻率鍵控（2FSK）、二進制相位鍵控（2PSK）、二進制幅度鍵控（2ASK）。

1.1 2ASK

數字幅度調制又被稱為振幅鍵控 （Amplitude Shift Keying），2ASK是二進制振幅鍵控的簡單表示。幅度鍵控控制一個連續的載波，通過控制代表數字信息“0”和“1”的基帶脈沖，使載波以斷-續的形式地輸出。當無載波輸出時，會發送信息“0”，有載波輸出時，會發送信息“1”。由幅度調制的原理可得，2ASK信號表達式為

其中，Wc指的是載波角頻率，s(t)矩形脈沖序列。

1.2 2FSK

頻移鍵控的原理是：采用兩個頻率各別的振蕩源f1、f2，來替信號1和0。 在二進制頻率鍵控中，載波的頻率緊接著二進制基帶信號，在f1、f2這兩個頻率值之間變換。故二進制頻率鍵控的公式可以表示為：

1.3 2PSK

相移鍵控是運用載波的相位的改變，來傳遞二進制信號，幅度和頻率不發生任何變動。在2PSK中，二進制信號代表的“1”和“0”用初始相位為0和 π正弦波表示。若信號“1”初試相位為 0，則信號“0”初試相位為π，反之，若信號“0”初試相位為 0，則信號“1”初試相位為π。載波相位一一對應著信號，從而能夠達到調制的目標。

2 GUI界面設計

GUI界面可以通過MATLAB的GUIDE圖形用戶界面的開發環境來建立。在MATLAB的命令窗口中輸入guide點擊鍵盤上的ENTER鍵或者單擊File-New-GUI，便出現 guide界面，選擇 Blank GUI，選擇保存地址，點擊OK，GUI的設計界面即刻生成。根據需要選擇相應的控件，并設置好參數，設計的GUI界面如圖1所示。

編好關于二進制振幅調制、頻移調制、移相調制這三種數字通信系統的代碼以zq.m為名保存。當點擊guide中“保存”圖標時，界面保存為 zq.fig。同時之前以zq.m命名的文件會彈出。當幅度調制、相位調制、頻率調制這三種數字通信系統調制解調代碼編寫完成，GUI圖形用戶界面已經生成，就需要對兩者進行連接，可以在這里對每一個按鈕采用Callback函數。然后，點擊guide工具欄中的運行按鈕即可運行代碼。

3 數字調制系統的GUI用戶界面展示

圖2 GUI用戶界面演示

用戶先從振幅調制、頻移調制、移相調制這三種調制方式中選擇自己想要的調制方式，再在源信號波形、已調信號波形、乘本地載波后波形、經低通濾波后波形、解調后波形這些調制階段里選擇調制方式輸出的階段波形，之后單擊 “仿真”按鈕，就會在坐標軸里出現用戶想看見的波形。

由于信號太多，下面只給出一種已調信號2ASK波形與基帶信號波形示例如圖2所示。

4 結束語

設計的GUI用戶界面使用簡單，可以供非專業人士了解信號調制與解調的處理過程，另外通過增加或更換控件，修改程序代碼，可以展示更多的信號。該系統還可以用在通信原理教學中，可以讓學生更直觀的了解信號的調制解調過程。

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