数控机床进给系统设计-数控服装裁剪机的系统设计

发布时间：2018-01-31 所属栏目：控制系统设计

一 : 数控服装裁剪机的系统设计

摘要：目前国内服装生产企业采用的裁剪方式通常还是手工裁剪或者是半自动设备裁剪，这些方式不仅工作效率低，而且布料利用率很低，数控服装裁剪机作为一种专用的数控机床，自动化程度高，裁剪数读快，利用率高，所以针对数控服装裁剪机的加工特点，围绕市场调研提出的性能要求，对服装裁剪机数控系统的硬件、软件总体方面进行设计，为后续软件控制系统的开发奠定基础。

（www.61k.com)

关键词：服装裁剪机;自动化;控制系统

一、引言

随着社会的发展变化，机电一体化的进程推进，人工成这的增加，产品效率的提高迫在眉睫，自动化系统应运而生。这课题设计的是以工业控制计算机为核心的数控服装裁剪机控制系统，并由多轴运动控制卡实现X、Y和转刀同步运动。此外，控制机构还要实现裁刀切割速度的自动控制、自动磨刀机构的控制以及真空吸附控制等。控制软件编程采用VC语言，系统不仅具有文件管理，CAD数据读取，绘图，加工跟踪，运动控制等功能，而且还能优化裁剪路径。

这控制系统的研制成功，将在服装裁剪机的开发道路上扫除一重要障碍。配合高效的机械结构就能设计出一台真正意义上服装裁剪机。而这种设备的研发成功，将对服装行业自动化设备的技术创新产生带动作用，会大大增加服装行业生产中的高科技含量，为服装高效率、高精度生产提供可靠的保障，进一步帮助服装行业打造服装品牌，扩大产业规模，为 “用高科技改造传统行业”做出重大贡献。

二、数控裁剪机的设计要求

无论设计什么样的机构或者系统结构都要满足一定的设计要求，这样才能达到该机构或系统结构的性能，为了使裁剪机具有高效率，高精度的特性，设计的数控裁剪机满足的设计要求如下：

(1)自动进给布料：由于是大批量的，不间断的的裁剪，进出布料的速度和方向的“嫑犇”准确是提高工作效率的前提;

(2)快速，操作简单：服装厂的服装裁剪量很大，需要较高的工作效率;同时对操作工人的技能要求较低，通过简单培训，即能上岗。

(3)连续裁剪：为了实现系统的自动化，节省工作时间，提高工作效率，连续性裁剪可以满足工作需要。

(4)安全性可靠：机器的安全性是设计者设计时必须考虑的重要因素，只有可靠安全的设备才能投入生产。

(5)经济性：在保证控制系统性能的前提下，尽可能的降低成本，提高性价比。

三、系统设计

(1)系统概述。数控裁剪机设备是设计了一个自动化的机械装置。通过对服装裁剪机传动机构的研究，确定传动方式，选择合适的运动控制器、伺服系统等设备，选择开放式数控系统作为服装裁剪机的控制系统，已达到提高工作效率的效果。我们主要研究系统运动控制和传动机构，该机构主要是对裁剪布料方式的不同所需要的不同的机械刀位置进行数控定位，在前后左右上下六个方位采取典型的数控机床闭环控制进给系统动，它主要由位置比较，放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分组成。数控服装裁剪机的进给系统主要包括横梁在机床上的运动(X方向)和机头在横梁上的运动(Y方向)。

下面将主要介绍传动机构及其运动。

(2)转刀结构。衣料的裁剪路径很少是笔直的直线，多事由不规则的折线和曲线组成。所以我么们在用机械刀进行切割的过程中采用齿轮传动以配合X、Y方向上的运动实现转向切割，从而处理了路径上的拐角和曲线切割[3]。

(3)裁床平面运动结构[1]。裁剪机在裁床平面上的运动包括X和Y方向上的运动，根据对服装裁剪机性能的分析，以及对伺服电机的参数要求，我们选择了日本三菱公司生产的伺服电机[8]作为服装裁剪机控制系统3轴的进给驱动，其中X、Y轴驱动源选择三菱的型号HF-KP73的交流伺服电机，其额定功率为750W。X像由电机6驱动安装在电机轴上的同步带轮5，通过X向同步齿轮带7驱动横梁8，使Y向横梁总成和机头装置在X方向上运动。Y向运动由Y向电机2驱动安装在电机轴上的同步带轮3，通过Y向同步齿轮带4驱动机头在Y方向上运动[7]。

(4)机头起落与刀片振动结构[2]。机头落到工作通过及头部分的下移，是的裁剪工作是机头与布料指教的距离最短，同时下移压盘轻轻压主布料，该动作由气缸完成。刀片切割机构由偏心轮个连杆组成曲柄滑块刀片振动机构，刀片振动由直流电机将回转运动传递给偏心轮，通过连杆和万向刀头滑块将回转运动变为上下往复直线运动，刀片切割的振动频率为振动电机的转速，刀片振幅由偏心距决定[2]。

(5)工作流程。1)首先将布料铺在工作平台上;2)然后进行裁剪前准备，包括参数设定，机器回零等;3)接着计算机读取DXF文件，提取有用信息，转换成标准的G代码[3]格式保存;4)根据获取的信息，在窗口界面绘制图形，以便让操作员直观地了解裁剪的样片;5)启动裁剪，自动读取保存的G代码格式，并逐条进行裁剪加工;6)裁剪完成后，系统自动回零。

四、结论

通过各个机构巧妙的组装在一起，即得到能满足设计需要的数控裁床的整体结构[1]。现实之中还没有数控程度、自动化程度如此高的裁剪机，作品在这个方向上进行了创新和改造，结果表明目前这个产品的切实可行的。通过进纸机构将需要的布料传送到传送机构上，然后执行编程中的复位程序，在此基础上，根据需要的不同，伺服驱动机构定位到指定的裁剪位置，然后裁剪机构开始运行，在预先指定的裁剪方向和坐标，完成一系列的裁剪工作。每完成一套裁剪工作，可以根据下一批布料所需裁剪方向或者大小的不同对程序进行相关调整，继而自动的完成一批批服装裁剪工作。凭借整体机构运行的高效率以及安全简单可靠的操作要求，数控裁剪机能够满足绝大部分服装厂需要的服装裁剪要求。这裁剪机的设计将机械机构，电机及传感器等知识进行相关融合。在实质上是做到了节约劳动力，提高效率为目标的一种数控机电一体化装置。

参考文献：

[1]魏茂春，李鹏鹏.浅谈电脑裁床开发[J].仪器仪表用户，2005，12(03)：114-115.

[2]孙桓，陈作模，葛文杰编著.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2013(05).

[3]成大先.编著机械设计手册机械工业出版社，2010(01).

[4]李幼涵.伺服运动控制系统的结构及运用[M].机械工业出版社，2006.

数控服装裁剪机的系统设计

二 : 多进制数字系统的设计

基于Matlab 的多进制数字调制仿真

摘要:分析当前通信原理课程实验教学存在的问题,提出采用Matlab 仿真弥补实验室实验设备等的不足。给出利用

Matlab 函数实现多进制数字调制(包括4ASK,4FSK和4PSK) 的仿真实例,将抽象的原理形象化。给出部分仿真程序,并对

仿真结果进行分析和讨论,仿真结果与理论结果一致。这里将Matlab 仿真用于多进制数字通信,解决了当前实验设备不能

做此类实验的尴尬境地,为相关领域的研究指出了一个实验方法,是实验教学改革进程中的有益尝试。

关键词:Matlab ;通信原理;仿真实例;多进制数字调制

中图分类号: TN914. 3 文献标识码:A 文章编号:10042373X(2009) 222060203

Simulation of Multi2decimal Digitial Modulation Based on Matlab

CHENG Ling

(College of Elect ronic & Information Engineering ,Nanjing University of Information Science & Technology ,Nanjing ,210044 ,China)

Abstract : The problems of communication principle course experimental teaching are analyzed ,and Matlab simulation is

adopted to make up the laboratory is put forward. Some simulation examples about multi2decimal digitial modulation are given ,

including 4ASK, 4FSK and 4PSK. Moreover , it enables the abst ract principle visualization. Some simulation procedure are

described and the simulation result s are analyzed. It is indicated that the simulation result s are identical to theoretical result s.

Matlab is applied to multi2decimal digitial communication and resolution of some experiment s can’t be made with current exper2

imental equipment s. An experiment approach is proposed for some related areas. It is also a beneficial t rial in experimental

teaching reform.

Keywords :Matlab ;communication principle ; simulation ;multi2decimal digitial modulation 收稿日期:2009205221

Matlab 与其他计算机语言相比,其特点是简洁和

智能化,适应科技专业人员的思维方式和书写习惯,使

得编程和调试效率大大提高[ 1 ] ,已成为全世界科学工作

者共同的学术交流工具以及系统仿真界事实上的工业

标准。Matlab 仿真具有如下优点:可以仿真各种通信

系统,通过改变某些参数,比较系统性能的变化,而且可

以以图形方式展现,生动、形象;与硬件实验相比,Mat

lab 软件实验开发周期短,成本低,可以弥补由于实验

场地、仪器设备和经费缺乏等因素带来的不足,避免因

误操作而对仪器造成的损坏,而且对于某些不易做的硬

件实验也可以进行仿真。Matlab 仿真有两种途径: 一

是基于数据流的仿真,通过Matlab 函数的形式实现,即

编程实现系统仿真; 二是基于时间流的仿真, 运用

Matlab 提供的一种可视化仿真模型库———Simulink 来实现整个系统的仿真[2 ] 。我国教育科研部门对Matlab 的地位和重要作用也逐渐达成了共识,尤其是在硬件设施有限,科研经费不足的情况下,Matlab 的广泛应用必将大大提升我国科教事业的基础研究水平。目前,许多理工科院校的电子信息类专业都开设了通信原理课程, 并安排了实验环节。但一般的通信原理实验箱(或实验柜) 只能提供模拟调制解调实验、数字基带传输实验以及二进制的数字调制解调实验等,不能做多进制数字通信实验及新型的数字调制实验,如MSK,QAM 等。单纯的课堂讲解,让学生很难理解这些抽象的原理,实际上这类实验完全可以用Matlab 进行仿真,通过仿真能直观、形象地展现它们的原理,使学生易于掌握。在此以Matlab 函数的形式对多进制数字调制信号进行仿真、分析,充分展现了Matlab 在多进制数字系统中的应用,为相关领域的教学、研究指出了一个实验方法,是实验教学改革进程中的有益尝试。

1 多进制数字调制的仿真

多进制数字调制是利用多进制数字基带信号去调

制载波的振幅、频率或相位。由于多进制数字调制信号的被调参数在一个码元宽度内有多个可能的取值,因此与二进制数字调制相比,具有以下两个特点:

(1) 在相同的信道码元传输速率下,L 进制系统的信息传输速率是二进制系统的log2 L 倍;

(2) 在相同的系统传信率下,多进制信道的符号速率可以低于二进制的符号速率,因而所需信道带宽减

小。因此,多进制调制方式获得了广泛的应用,成为提高通信效率的主要手段[3 ] 。

1. 1 四进制振幅键控(4ASK)

多进制振幅键控(MASK) 又称为多电平调制,它可以看成是时间上互不相容的多个不同振幅值的通断键控信号的叠加。与2ASK 信号相比,这种体制的优点在于频带利用率高。四进制振幅键控(4ASK) 是载波幅度受到多进制数字基带信号的调制,每个多进制码元含有2 b 的信息,用双比特元(ab) 代表这两个比特。发送码元序列编码时需要先形成双比特元,然后用四种幅度之一的载波去表示它。

等概率并统计独立的二进制“0”,“1”序列由函数 rand 产生,它会产生(0 ,1) 范围内的均匀随机数,再将这个范围分成4 个相等的区间[4 ] (0 ,0. 25) , (0. 25 ,0. 5) (0. 5 ,0. 75) 和(0. 75 ,1. 0) ,这些子区间分别对应于00 , 01 ,11 和10 的双比特元,从而形成二进制码元序列。该部分程序如下:

input = [ ] ;

for i = 1 :N/ 2

temp = rand ;

if (temp < 0. 25)

ak (i) = 0 ;bk (i) = 0 ;

elseif (temp < 0. 5)

ak (i) = 0 ;bk (i) = 0 ;

elseif (temp < 0. 75)

ak (i) = 1 ;bk (i) = 0 ;

else

ak (i) = 1 ;bk (i) = 1 ;

end

input = [input ak (i) bk (i) ] ;

end

其中: N 为二进制码元数;inp ut 为随机的二进制码元序列。

主要仿真参数: 载波为cos ( 2πf c t ) , 频率f c =

2 000 Hz (即周期500μs) ,由函数[5 ] cos (2 3 pi 3 fc 3 t ) 产生;二进制码元序列由上面程序产生,取N = 20 ,产生的序列为01110001000011101000 ,码元传输速率为 2 000 B ,即码元宽度为500μs ,二进制码元形成矩形的数字基带多电平单极性不归零信号,双比特元00 ,01 , 10 ,11 形成的基带信号幅度分别为A V ,2A V ,3A V , 4A V。A 可以调整,设A = 1 。

执行结果如图1 所示。图1 中第一个波形为数字

基带多电平单极性不归零信号波形[6 ] ,第二个波形为载波波形,第三个波形为4ASK波形。

由仿真结果图可以看出,载波幅度受到数字基带信号的调制,载波幅度由双比特元决定,当双比特元为 00 ,01 ,10 , 11 时,载波信号的幅度分别调制为A V , 2A V ,3A V ,4A V。

图1 4ASK调制图

1. 2 四进制频移键控(4FSK)

多进制频移键控(MFSK) 是载波的频率受到多进

制数字基带信号的调制。四进制频移键控(4FSK) 采用 4 个具有不同频率的载波信号分别表示四进制码元, 每个码元含有2 b 信息,用双比特元(ab) 表示。主要仿真参数:载波振幅为1 ,二进制码元传输速率为1 000 B , 共有20 个二进制码元,为11010001000011111000 ,由 rand 函数随机产生。四种载波频率分别为1 000 Hz , 2 000 Hz ,3 000 Hz , 4 000 Hz , 由函数cos ( 2πf c t) 产生。执行结果如图2 所示。第一个波形为数字基带信号的波形,第二个波形为4FSK波形。

图2 4FSK调制图

由仿真结果图可以看出,载波频率受到数字基带信

号的调制,当双比特元为00 ,01 ,10 ,11 时,载波信号频

率调制为1 000 Hz ,2 000 Hz ,3 000 Hz ,4 000 Hz。

1. 3 正交相移键控(QPSK)

多进制数字相位调制又称多相制,它利用载波的多

种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。

四进制相位键控,是目前微波和卫星数字通信中最常见

的一种数字调制方式,它具有较高的频谱利用率,较强

的抗干扰能力,同时在电路上也易于实现,已成为一些

通信系统中的主要调制方式。

4PSK常称为正交相移键控(QPSK) ,它的每个码

元含有2 b 的信息,用双比特元(ab) 表示。发送码元序

列编码时需要先形成双比特元,然后用四种相位之一θk

《现代电子技术》2009 年第22 期总第309 期 t 计算机应用技术ü

去表示它。它们与相位θk 之间的关系通常按格雷码的

规律安排,如表1 所示[ 7 ] 。

表1 QPSK编码与载波相位关系

a b 载波相位(θk) a b 载波相位(θk) 0 0 90° 1 1 270°

0 1 0 1 0 180°

主要仿真参数: 载波为cos ( 2πf c t ) , 频率f c =

2 000 Hz ,由函数cos (2 3 pi 3 f c ) 产生;二进制码元共有20 个,为00011100111001100001 ,由rand 函数产生, 码元传输速率为2 000 B。执行结果见图3 。第一个波形为数字基带信号的波形,第二个波形为载波波形,第三个波形为QPSK波形[8 ] 。

图3 QPSK调制图

由仿真结果图可以看出,载波相位受到数字基带信号的调制,当双比特元为00 ,01 ,11 ,10 时,QPSK 信号的相位分别与载波相位相差90°,0°,270°,180°。 2 结语

利用Matlab 仿真通信系统,具有广泛的适应性和极

高的灵活性。在硬件实验中改变系统参数也许意味着重做硬件,而在软件中只需对特定参数进行相应设置[9 ] ,节省了时间和费用。实践证明,Matlab 可以进行多进制数字通信系统的有效仿真,在理论教学和实验教学中具有良好的应用价值[10 ] ,能帮助学生更好地学习该课程, 提高学习兴趣。在此利用Matlab 对多进制数字调制进行了可视化仿真,给出了仿真结果并进行了分析,仿真

结果与理论结果一致。程序中的二进制码元也可以通

过输入产生,只需稍稍修改程序即可。通过改变某些参

数,可以扩展到更高的进制,如十六进制,因此所编写的

程序具有通用性。

参考文献

[1 ] 陈怀琛,吴大正,高西全. Matlab 及在电子信息课程中的应

用[M] . 北京:电子工业出版社,2006.

[2 ] 关学梅,陈纯铠. 基于Matlab 的通信原理实验教学的研究

[J ] . 实验技术与管理,2008 ,25 (5) :992101.

[3 ] 徐家恺,沈庆宏,阮雅端. 通信原理教程[M] . 2 版. 北京:科

学出版社,2007.

[4 ] John G Proakis ,Masoud Salehi ,Gerhard Bauch. 现代通信系

统(Matlab 版) [M] . 刘树棠,译. 北京:电子工业出版社,

2006.

[5 ] 张志勇,徐彦琴. Matlab 教程基于6. x 版本[M] . 北京:

北京航空航天大学出版社,2003.

[6 ] 吴资玉,甘育裕,彭刚. 数字通信原理[M] . 北京:中国物资

出版社,2002.

[7 ] 樊昌信,张甫翊. 通信原理[M] . 北京:国防工业出版社,

2002.

[8 ] 赵静,张瑾,高新科. 基于Matlab 的通信系统仿真[M] . 北

京:北京航空航天大学出版社,2007.

[ 9 ] 卓秀钦. 基于Matlab/ Simulink 的PSK的传输系统仿真[J ] .

福建信息技术教育,2006 (3) :628.

[10 ] 毛红艳,苏苇,王蓉. 基于Matlab 计算机仿真在通信教学

中的应用[J ] . 沈阳工程学院学报:自然科学版,2007 (3) :

2862288.

作者简介程铃女,1974 年出生,四川隆昌人,讲师,硕士研究生。主要研究方向为计算机网络、通信网络。

(上接第59 页)

参考文献

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究与应用[J ] . 工业控制计算机,2006 ,19 (4) :48249.

[9 ] SUMSUN G. S3C2440A 用户手册[ Z] . 2001.

作者简介高守生男,1971 年出生,山东烟台人,硕士研究生。主要研究方向为软件工程、系统开发。

软件技术程铃:基于Matlab 的多进制数字调制仿真

三 : 多进制数字系统的设计

基于Matlab 的多进制数字调制仿真

摘要:分析当前通信原理课程实验教学存在的问题,提出采用Matlab 仿真弥补实验室实验设备等的不足。(www.61k.com)给出利用

Matlab 函数实现多进制数字调制(包括4ASK,4FSK和4PSK) 的仿真实例,将抽象的原理形象化。给出部分仿真程序,并对

仿真结果进行分析和讨论,仿真结果与理论结果一致。这里将Matlab 仿真用于多进制数字通信,解决了当前实验设备不能

做此类实验的尴尬境地,为相关领域的研究指出了一个实验方法,是实验教学改革进程中的有益尝试。

关键词:Matlab ;通信原理;仿真实例;多进制数字调制

中图分类号: TN914. 3 文献标识码:A 文章编号:10042373X(2009) 222060203

Simulation of Multi2decimal Digitial Modulation Based on Matlab

CHENG Ling

(College of Elect ronic & Information Engineering ,Nanjing University of Information Science & Technology ,Nanjing ,210044 ,China)

Abstract : The problems of communication principle course experimental teaching are analyzed ,and Matlab simulation is

adopted to make up the laboratory is put forward. Some simulation examples about multi2decimal digitial modulation are given ,

including 4ASK, 4FSK and 4PSK. Moreover , it enables the abst ract principle visualization. Some simulation procedure are

described and the simulation result s are analyzed. It is indicated that the simulation result s are identical to theoretical result s.

Matlab is applied to multi2decimal digitial communication and resolution of some experiment s can’t be made with current exper2

imental equipment s. An experiment approach is proposed for some related areas. It is also a beneficial t rial in experimental

teaching reform.

Keywords :Matlab ;communication principle ; simulation ;multi2decimal digitial modulation 收稿日期:2009205221

Matlab 与其他计算机语言相比,其特点是简洁和

智能化,适应科技专业人员的思维方式和书写习惯,使

得编程和调试效率大大提高[ 1 ] ,已成为全世界科学工作

者共同的学术交流工具以及系统仿真界事实上的工业

标准。Matlab 仿真具有如下优点:可以仿真各种通信

系统,通过改变某些参数,比较系统性能的变化,而且可

以以图形方式展现,生动、形象;与硬件实验相比,Mat

lab 软件实验开发周期短,成本低,可以弥补由于实验

场地、仪器设备和经费缺乏等因素带来的不足,避免因

误操作而对仪器造成的损坏,而且对于某些不易做的硬

件实验也可以进行仿真。Matlab 仿真有两种途径: 一

是基于数据流的仿真,通过Matlab 函数的形式实现,即

比特元多进制数字系统的设计

编程实现系统仿真; 二是基于时间流的仿真, 运用

Matlab 提供的一种可视化仿真模型库———Simulink 来实现整个系统的仿真[2 ] 。（www.61k.com）我国教育科研部门对Matlab 的地位和重要作用也逐渐达成了共识,尤其是在硬件设施有限,科研经费不足的情况下,Matlab 的广泛应用必将大大提升我国科教事业的基础研究水平。目前,许多理工科院校的电子信息类专业都开设了通信原理课程, 并安排了实验环节。但一般的通信原理实验箱(或实验柜) 只能提供模拟调制解调实验、数字基带传输实验以及二进制的数字调制解调实验等,不能做多进制数字通信实验及新型的数字调制实验,如MSK,QAM 等。单纯的课堂讲解,让学生很难理解这些抽象的原理,实际上这类实验完全可以用Matlab 进行仿真,通过仿真能直观、形象地展现它们的原理,使学生易于掌握。在此以Matlab 函数的形式对多进制数字调制信号进行仿真、分析,充分展现了Matlab 在多进制数字系统中的应用,为相关领域的教学、研究指出了一个实验方法,是实验教学改革进程中的有益尝试。

1 多进制数字调制的仿真

多进制数字调制是利用多进制数字基带信号去调

制载波的振幅、频率或相位。由于多进制数字调制信号的被调参数在一个码元宽度内有多个可能的取值,因此与二进制数字调制相比,具有以下两个特点:

(1) 在相同的信道码元传输速率下,L 进制系统的信息传输速率是二进制系统的log2 L 倍;

(2) 在相同的系统传信率下,多进制信道的符号速率可以低于二进制的符号速率,因而所需信道带宽减

比特元多进制数字系统的设计

小。［www.61k.com]因此,多进制调制方式获得了广泛的应用,成为提高通信效率的主要手段[3 ] 。

1. 1 四进制振幅键控(4ASK)

input = [ ] ;

for i = 1 :N/ 2

temp = rand ;

if (temp < 0. 25)

ak (i) = 0 ;bk (i) = 0 ;

elseif (temp < 0. 5)

ak (i) = 0 ;bk (i) = 0 ;

elseif (temp < 0. 75)

ak (i) = 1 ;bk (i) = 0 ;

else

ak (i) = 1 ;bk (i) = 1 ;

end

input = [input ak (i) bk (i) ] ;

end

其中: N 为二进制码元数;inp ut 为随机的二进制码元序列。

主要仿真参数: 载波为cos ( 2πf c t ) , 频率f c =

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执行结果如图1 所示。图1 中第一个波形为数字

比特元多进制数字系统的设计

基带多电平单极性不归零信号波形[6 ] ,第二个波形为载波波形,第三个波形为4ASK波形。［www.61k.com］

比特元多进制数字系统的设计

图1 4ASK调制图

1. 2 四进制频移键控(4FSK)

多进制频移键控(MFSK) 是载波的频率受到多进

比特元多进制数字系统的设计

比特元多进制数字系统的设计

图2 4FSK调制图

由仿真结果图可以看出,载波频率受到数字基带信

号的调制,当双比特元为00 ,01 ,10 ,11 时,载波信号频

率调制为1 000 Hz ,2 000 Hz ,3 000 Hz ,4 000 Hz。[www.61k.com]

1. 3 正交相移键控(QPSK)

多进制数字相位调制又称多相制,它利用载波的多

种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。

四进制相位键控,是目前微波和卫星数字通信中最常见

的一种数字调制方式,它具有较高的频谱利用率,较强

的抗干扰能力,同时在电路上也易于实现,已成为一些

通信系统中的主要调制方式。

4PSK常称为正交相移键控(QPSK) ,它的每个码

元含有2 b 的信息,用双比特元(ab) 表示。发送码元序

列编码时需要先形成双比特元,然后用四种相位之一θk

《现代电子技术》2009 年第22 期总第309 期 t 计算机应用技术ü

去表示它。它们与相位θk 之间的关系通常按格雷码的

规律安排,如表1 所示[ 7 ] 。

表1 QPSK编码与载波相位关系

比特元多进制数字系统的设计

a b 载波相位(θk) a b 载波相位(θk) 0 0 90° 1 1 270°

0 1 0 1 0 180°

主要仿真参数: 载波为cos ( 2πf c t ) , 频率f c =

2 000 Hz ,由函数cos (2 3 pi 3 f c ) 产生;二进制码元共有20 个,为00011100111001100001 ,由rand 函数产生, 码元传输速率为2 000 B。[www.61k.com)执行结果见图3 。第一个波形为数字基带信号的波形,第二个波形为载波波形,第三个波形为QPSK波形[8 ] 。

比特元多进制数字系统的设计

图3 QPSK调制图

由仿真结果图可以看出,载波相位受到数字基带信号的调制,当双比特元为00 ,01 ,11 ,10 时,QPSK 信号的相位分别与载波相位相差90°,0°,270°,180°。 2 结语

利用Matlab 仿真通信系统,具有广泛的适应性和极

比特元多进制数字系统的设计

结果与理论结果一致。（www.61k.com］程序中的二进制码元也可以通

过输入产生,只需稍稍修改程序即可。通过改变某些参

数,可以扩展到更高的进制,如十六进制,因此所编写的

程序具有通用性。

参考文献

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作者简介程铃女,1974 年出生,四川隆昌人,讲师,硕士研究生。主要研究方向为计算机网络、通信网络。

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作者简介高守生男,1971 年出生,山东烟台人,硕士研究生。（www.61k.com］主要研究方向为软件工程、系统开发。

软件技术程铃:基于Matlab 的多进制数字调制仿真

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