. . 摘 要锁相环技术是一种通信领域十分重要的技术。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观。本文利用锁相环的优良特性，对基于锁相环的FSK与PSK调制解调电路使用Simulink进行了模拟仿真。文中主要是以Simulink为基础平台，目的是对基于锁相环的FSK和PSK调制解调原理的更加深化的理解，并对FSK调制信号进行了两种方式的调制与解调电路设计，其中解调电路分别应用了相干解调和基于锁相环的解调的解调方式，并对两种解调方式进行了比较，加深对数字移频键控的调制与解调方式的理解；更加深入的学习了锁相环的原理，并对锁相环的应用。关键词：FSK；PSK；调制；解调；锁相环；Simulink AbstaractThe phase-locked loop technology is a very important technology of communication field.In Mathworks Introduces Simulink is a Matlab-based simulation platform for the well-known environment, it set up the modeling and simulation building block approach is simple and intuitive. In this paper, the fine characteristics of PLL, PLL-based FSK and PSK modulation and demodulation circuits have been simulated using the Simulink simulation. This paper is based on Simulink-based platform for the purpose of the PLL-based FSK and PSK modulation and demodulation principle of deepening the understanding of the FSK modulation signal to the two methods of modulation and demodulation circuit design, one solution Application of circuit transfer, respectively, coherent demodulation and phase-locked loop based on the demodulation of the demodulation method.emodulation of the two methods of comparison, the better understanding of the digital frequency shift keying modulation and demodulation of the understanding of the way; more in-depth study of the principle of phase-locked loop and phase-locked loop applications.keywords： FSK；PSK；modulate ；modulation ；PLL；Simulink . . . 目录1 绪论11.1 引言11.2 Simulink简介22 基于锁相环的FSK与PSK调制解调原理42.1 锁相环基本原理42.1.1 锁相环的基本组成42.1.2 锁相环的工作原理42.2 FSK与PSK调制解调原理62.2.1 2FSK调制解调基本原理72.2.2 基于锁相环的调频调制原理102.2.3 PSK调制解调原理113 调制与解调电路仿真143.1 FSK调制与解调电路的设计与仿真143.1.1 FSK调制电路的设计与仿真143.1.2 基于锁相环解调的设计与仿真163.1.3 2FSK 相干解调的仿真183.2 2PSK调制与解调电路仿真223.2.1 2PSK调制仿真电路223.2.2 2PSK解调仿真245 总结26致27参考文献：281 绪论1.1引言PLL是一种闭环的自动跟踪负反馈系统。20世纪50年代后期随着空间技术的发展，锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展，锁相环应用愈广，例如为相干解调提取参考同步、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面，锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用。锁相环路所以能得到如此广泛的应用，是由于其独特的优良性能所决定的。它具有载波跟踪特性，作为一个窄带跟踪滤波器，可提取淹没在噪声中的信号；用高稳定的参考振荡器锁定，可提供频率高稳定的频率源：可进行高精度的香味与频率测量等等。它具有调制跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器。它具有低门限特性，可大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。 数字通信与模拟通信比较，无论是传输质量上还是技术、经济上都有其显著的优点：抗干扰能力强、传输质量与通信线路长短无关、有高的技术指标(即可提高传输的可靠性)、经济性(数字设备体积小、功耗低、价格低廉)、便于加密处理。因此数字通信是现代通信发展的趋势，并在通信系统中的支配地位日益增强。而在数字通信的技术中，数字调制与解调技术占有非常重要的地位，起着关键性的作用。数据信号的传输主要是利用现有通信网来进行的。而几乎所有的现有通信网，对于基带数字信号不能直接进入。实际通信中绝大多数的信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调制。从原理上来说，受调载波的波形可以是任意的，只要调制信号适合信道传输就可以了。但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。因此，数字调制信号也称为键控信号。在二进制时分别为振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)。根据已调信号的频谱结构特点的不同，数字调制也可分为线性调制和非线性调制。在线性调制中，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只不过频率位置搬移了;在非线性调制中，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构不同，不是简单的频谱搬移，而是有其他新的频率成分出现。振幅键控属于线性调制，而频移键控和相移键控属于非线性调制。在接收机中，为了实现解调一般有两种选择：相干解调和非相干解调。相干解调是由接收信号于本地参考信号的相互关系完成的，然后按照预选的门限作出判决的。非相干解调不要求由载波相位的知识，与相干解调比较，减小了接收机的复杂性，但都是以低劣的误码性能为代价的。对于不同的调制方式，还有其不同的独特的解调方法。在本实验中主要利用的锁相环的特性，仿真实现了基于锁相环的数字信号移频键控和移相键控的调制与解调。1.2 Simulink简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。 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。 2 基于锁相环的FSK与PSK调制解调原理2.1锁相环基本原理2.1.1锁相环的基本组成 许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与部的振荡信号同步，