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用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.26M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    通信原理课程设计 课题名称:用 SystemView 实现通信 FSK 系统的仿真与 分析 系别:计算机工程系 姓名: 学号: 班级:通信 051 指导老师: 2008 年 1 月 10 号
    摘要 阐述了用 SystemView 软件实现通信系统仿真的方法,并 以二进制移频键控(2FSK)为例,详细论述了仿真过程、仿真 结果表明，通过用 SystemView 软件仿真，可以很方便得到 所设计电路的输出结果与分析波形。 关键词：SystemView；通信系统；仿真 1 引言 近二十年来,随着通信技术的发展,许多高校都开设了通信原理课 程。伴随着高校扩招带来的学生人数激增，使传统的通信原理实验箱 类硬件实验方法受到挑战，虚拟实验的通信仿真软件受到越来越多的 的关注。动态系统仿真软件 SystemView 有教学中的应用进行了探讨 和研究，并给出的实际仿真电路和有关波形图。 2 SystemView 的特点 SystemView 是美国 Elanix 公司推出的基于 Windows 平台的动态系 统仿真软件。SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于 电路与通信系统的设计、仿真、能满足从信号处理、滤波器设计，到 复杂的通信系统等要求。SystemView 借助大家熟悉的 Windows 窗口 环境，以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。 SystemView 仿真系统的主要特点有：能仿真大量的应用系统；能快 速 方便 地进 行 动态 系 统设 计与 仿 真； 在 本文 中可 以 方便 地 加入 SystemView 的结果；完备的滤波和线性设计；先进的信号分析和数 1
    据处理；完善的自我诊断功能等。 SystemView 由两个窗口组成，分别是系统设计窗口的分析窗口。 系统设计窗口，包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图 符库和设计工作区。所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计 窗口内完成。分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、流动条、活动 图形窗口和提示信息栏。提示信息栏显示分析窗口的状态信息、坐标 信息和指示分析的进度；活动图形窗口显示输出的各种图形，如波形 等。分析窗口是用户观察 SystemView 数据输出的基本工具，在窗口 界面中，有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的用途等功能。在 分析窗口最为重要的是接收计算器，利用这个工具我们可以获得输出 的各种数据和频域参数，并对其进行分析、处理、比较，或进一步的 组合运算。例如信号的频谱图就可以很方便的在此窗口观察到。 3 通信系统 FSK 仿真设计与分析 FSK 是在数字信号调制中使用较典型的一种调制方式，其利用载 波的频率变化来传递数字信息 0 或 1。由于其实现起来较容易、抗噪 声与抗衰减的性能较好。因此，在中低速数据传输（传输速率在 1200bit/s 以下）中得到了广泛的应用。 在二进制 FSK 中载波频率随着调制信号 1 或 0 而变，1 对应载波 频率 f1，0 对应于载波频率 f2.二进制 FSK 已调信号的时域表达式为 2
    二进制 FSK 的调制器可以采用调频电路实现，也可以用键控法实现。 解调器有相干解调和非相干解调，以下仿真的方法实现其过程。 4 FSK 仿真设计与分析 4．1 调制器仿真设计与分析 调制器仿真设计原理，如图 1 所示 图 1 2FSK 调制器 SystemView 仿真电路图 具体参数为: 信号源码 f1 为正弦波,幅度为 1V,频率为 50HZ,相位为 0. 3
    信号源码 f2 为正弦波,幅度为 1V,频率为 100HZ,相位为 0. 随机信号发生器为 PN 序列,幅度为 500e-3V,偏值为 500e-3V,频率为 10HZ,电平数为 2,相位为 0. 调频模块为 FM 频率调制,载波幅度为 1V,频率为 50HZ,相位为 0,调制 增益为 50HZ/V. 键控开关为单刀双掷开关,输出延时为 0S 阀值为 100e-3V. 调频法:在 SystemView 中二进制数据用伪随机序列 PN Seq 仿真出 随机的 0,1 二进制数字信号,通过调频器 FM 调制,0 对应 50HZ,1 对应 100HZ.幅度 A 均为 1V. 键控法:在 SystemView 中二进制数据用伪随杨序列 PN Seq 仿真出 出随机的 0,1 二进制数字信号,作为键控开关的控制信号, 0 对应 50HZ,1 对应 100HZ.幅度 A 均为 1V.仿真后的波形见图 2. (a)模拟调频法 2FSK 仿真输出波形 (b)键控法 2FSK 仿真输出波形 4
    (c)输入的随机信号 图 2 2FSK 调制输出波形 一般说来,键控法得到了两个键控频率的相位是与二进制数据序列无 关的,反映在输出波形上，仅表现出 f1 与 f2 的相位是不连续的；而 用模拟调频法时,f1 与 f2 的相位是连续的。由图中可见,模拟调频法 2FSK 输出波形是连续的;键控法输出波形是不连续的,这与理论分析 结果相吻合. 4.2 解调器仿真设计与分析 4.2.1 非相干解调实现 2FSK 非相干解调器仿真设计原理如图 3 所示.设计解调电路时, 先将调制后带有高斯噪声的信号分别送入带通滤波器,由带通滤波器 将 100HZ 和 150HZ 信 号 分 开 , 其 带 通 滤 波 通 带 宽 度 分 别 设 计 为 80-130HZ 和 120-170HZ;然后送入半波整流器、低通滤波器，再经过 比较器比较、整形，信号就解调还原成传输的伪随机信号。 选用合适的器件实现包络检波器的功能，2FSK 信号用包络检波 法解调，包络检波器可由半波整流器与低通滤波器串联实现其功能。 半 波 整 流 器 的 功 能 描 述 为 5
    选用的模拟滤波器为低通滤波器，截止频率设置为 5HZ。这样设置后 通过包络检波的两路信号波形如图 4 所示。 图 3 2FSK 非相干解调器 SystemView 仿真电路图 具体参数为: 信号源码 f1 为正弦波,幅度为 1V,频率为 100HZ,相位为 0. 信号源码 f2 为正弦波,幅度为 1V,频率为 150HZ,相位为 0. 6
    随机信号发生器为 PN 序列,幅度为 500e-3V,偏值为 500e-3V,频率为 10HZ,电平数为 2,相位为 0. 高斯噪声标准差为 0.15V,均值为 0V. 延时时间为 150e-3 切比锲夫带通滤波器 1 下限频率为 80HZ,上限频率为 130HZ. 切比锲夫带通滤波器 2 下限频率为 120HZ,上限频率为 170HZ. 切比锲夫低通滤波器 1 截至频率为 5HZ. 切比锲夫低通滤波器 2 截至频率为 5HZ. (a) 半波整流器 1 输出波形 (b) 半波整流器 2 输出波形 图 4 包络检波的两路信号波形 7
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