數字調制系統的GUI用戶界面設計

劉艷華

【摘 要】設計了一個數字調制系統的MATLAB GUI用戶界面。用戶只需選擇自己想要的調制方式，選擇想要觀察的各個階段的波形，即可直觀地了解數字調制系統的調制解調過程，有助于非專業人員了解調制過程，也可用于通信原理教學演示。

【關鍵詞】GUI；調制；MATLAB

中圖分類號： TN911.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0150-002

【Abstract】Designed a digital modulation system MATLAB GUI user interface.Modulation mode，users only need to choose their own want to choose to observe the phases of the waveform， can be intuitive understanding of the digital modulation demodulation process of the system，and help to non-professional personnel understand the modulation process， also can be used for communication principle teaching demonstration.

【Key words】GUI；Modulation；MATLAB

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。

圖1 GUI界面

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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