数字调制系统的GUI用户界面设计

刘艳华

【摘 要】设计了一个数字调制系统的MATLAB GUI用户界面。用户只需选择自己想要的调制方式，选择想要观察的各个阶段的波形，即可直观地了解数字调制系统的调制解调过程，有助于非专业人员了解调制过程，也可用于通信原理教学演示。

【关键词】GUI；调制；MATLAB

中图分类号： TN911.3 文献标识码： A 文章编号： 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軟件对幅度键控，频率键控和相移键控这三种数字调制系统进行编程。设计一个GUI用户界面，用户可以通过选择调制方式，观察到所需的各调制阶段波形，这个系统能使人们加深对数字调制系统的性能的了解。

1 数字调制的基本原理

载波被数字基带信号控制，且将数字基带信号转变为数字带通（已调）信号的过程，称为数字调制。在接收端，把带通信号通过解调器恢复成数字基带信号的过程，被称为数字解调过程。数字信息分为二进制和多进制，所以数字调制分为二进制调制以及多进制调制。最多见的二进制数字调制有三种方法，二进制频率键控（2FSK）、二进制相位键控（2PSK）、二进制幅度键控（2ASK）。

1.1 2ASK

数字幅度调制又被称为振幅键控（Amplitude Shift Keying），2ASK是二进制振幅键控的简单表示。幅度键控控制一个连续的载波，通过控制代表数字信息“0”和“1”的基带脉冲，使载波以断-续的形式地输出。当无载波输出时，会发送信息“0”，有载波输出时，会发送信息“1”。由幅度调制的原理可得，2ASK信号表达式为

其中，Wc指的是载波角频率，s（t）矩形脉冲序列。

1.2 2FSK

频移键控的原理是：采用两个频率各别的振荡源 f1、f2，来替信号1和0。在二进制频率键控中，载波的频率紧接着二进制基带信号，在f1、f2这两个频率值之间变换。故二进制频率键控的公式可以表示为：

1.3 2PSK

相移键控是运用载波的相位的改变，来传递二进制信号，幅度和频率不发生任何变动。在2PSK中，二进制信号代表的“1”和“0”用初始相位为0和π正弦波表示。若信号“1”初试相位为0，则信号“0” 初试相位为π，反之，若信号“0”初试相位为0，则信号“1” 初试相位为π。载波相位一一对应着信号，从而能够达到调制的目标。

2 GUI界面设计

GUI界面可以通过MATLAB的GUIDE图形用户界面的开发环境来建立。在MATLAB 的命令窗口中输入guide点击键盘上的ENTER键或者单击File-New-GUI，便出现guide界面，选择Blank GUI，选择保存地址，点击OK，GUI的设计界面即刻生成。根据需要选择相应的控件，并设置好参数，设计的GUI界面如图1所示。

图1 GUI界面

编好关于二进制振幅调制、频移调制、移相调制这三种数字通信系统的代码以zq.m为名保存。当点击guide中“保存”图标时，界面保存为zq.fig。同时之前以zq.m命名的文件会弹出。当幅度调制、相位调制、频率调制这三种数字通信系统调制解调代码编写完成，GUI图形用户界面已经生成，就需要对两者进行连接，可以在这里对每一个按钮采用Callback函数。然后，点击guide工具栏中的运行按钮即可运行代码。

3 数字调制系统的GUI用户界面展示

图2 GUI用户界面演示

用户先从振幅调制、频移调制、移相调制这三种调制方式中选择自己想要的调制方式，再在源信号波形、已调信号波形、乘本地载波后波形、经低通滤波后波形、解调后波形这些调制阶段里选择调制方式输出的阶段波形，之后单击 “仿真”按钮，就会在坐标轴里出现用户想看见的波形。

由于信号太多，下面只给出一种已调信号2ASK波形与基带信号波形示例如图2所示。

4 结束语

设计的GUI用户界面使用简单，可以供非专业人士了解信号调制与解调的处理过程，另外通过增加或更换控件，修改程序代码，可以展示更多的信号。该系统还可以用在通信原理教学中，可以让学生更直观的了解信号的调制解调过程。

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