基于systemview的模拟通信通信系统的仿真毕业设计论文.docx
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基于systemview的模拟通信通信系统的仿真毕业设计论文
毕业实践报告
题目:
基于SystemView的模拟通信系统的仿真
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
通信系统是用于完成信息传输过程的技术系统的总称。
现代通信系统分为无线通信和有线通信,它在各个领域发挥越来越重要的作用。
而通信系统的设计需要先进行模拟仿真,以提升系统的可用性。
动态仿真软件SystemView,利用它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合通信系统和各种多速率系统,也可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
它是一个强有力的动态系统分析工具,可进行包括数字信号处理(DSP)系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。
SystemView以模块化和交互式的界面,在Windows窗口环境下,为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。
SystemView是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态分析工具,它实现了功能的软件化,避开了复杂的硬件搭建,在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真本文利用Systemview软件设计模拟调制和解调电路,通过分析其输入输出波形验证所设计电路的正确性。
本论文内容主要包括通信系统的概述、模拟通信系统的基本内容以及用SystemView仿真软件来实现模拟通信系统的仿真。
模拟通信系统的基本内容主要有通信系统的基本模型,模拟信号的线性调制(AM、DSB、SSB)与解调,非线性调制(FM、NBFM)与解调,本论文同时也对仿真软件(SystemView)简单介绍,同时用仿真软件实现上述模拟通信系统的仿真。
关键词:
SystemView通信系统调制解调仿真
来源:
(-双路语音通信系统设计与仿真 论文_毕业论文120_新Abstract
Communicationsystemisthegeneralappellationofcompletetheprocessofinformationtransmissionsystem.Moderncommunicationsystemisdividedintowirelesscommunicationandwiredcommunication.Itplaysanimportantroleinallfields.Thecommunicationsystemdesignneedstomakethesimulationfirst,inordertoimprovetheavailabilityofthesystem.
DynamicSimulationSoftwareSystemView,itcanbeusedforconstructingavarietyofcomplexanalog,digital,mixedcommunicationsystemsandvariousmulti-ratesystem,andalsocanbeusedforavarietyoflinearornonlinearcontrolsystemdesignandsimulation.Itisapowerfultoolfordynamicsystemanalysis,includingdigitalsignalprocessing(DSP),analoganddigitalcommunicationsystems,andsignalprocessingsystemandcontrolsystemsimulationanalysis.Accordingtoamodularandinteractiveinterface,undertheWindowintheWindowsenvironment,SystemViewprovidesuserswithanembeddedanalyticalengine.
SystemViewisatoolofprogrammingforcircuitandcommunicationsystemdesign,simulationofdynamicanalysis.Itavoidsthecomplexhardwarestructures.Ontheconditionsthatdon’thavetheadvancedequipment,italsocancompleteacomplexcommunicationsystemdesignandsimulation.TrueSoftwareDesignSystemviewthisthesis,analogmodulationanddemodulationcircuit.Byanalyzingtheinputandoutputwaveformsofthecorrectnessofthecircuitdesign.
Thethesismainlyincludinganoverviewofcommunicationssystems,analogcommunicationssystemandthebasiccontentsanduseSystemView,simulationsoftwaresimulationofcommunicationsystemstoachievethesimulation.Analogcommunicationsystemsarethemainelementsofthebasiccommunicationsystemmodel,thelinearanalogsignalmodulation(AM,DSB,SSB)anddemodulator,non-linearmodulation(FM,NBFM)anddemodulator,thethesisalsogiveabriefintroductiononthesimulationsoftware(SystemView),whileusingsimulationsoftwaretoachievethesimulationofthecommunicationssystemsimulation.
Keywords:
SystemViewCommunicationSystemsModulationDemodulationSimulation
一、绪论
1.1模拟通信系统概述
随着社会生产力的发展,人们对传递消息的要求越来越高,通信,则承载着这个重要的任务。
通信中要进行消息的传递,必须有发送者和接收者,发送者和接收者可以是人也可以是各种通信终端设备。
换言之,通信可以在人与人之间,也可以在人与机器活机器与机器之间进行。
必须有三大部分:
一是发送端;二是接收端;三是收发两端之间的信道。
通信系统主要分为模拟通信系统和数字通信系统。
模拟通信系统通常由模拟信息源,调制器,信道,解调器与收信者组成。
模型如下:
图1-1模拟通信系统模型图
模拟通信在信道中传输的信号频谱比较窄,因此可通过多路复用使信道的利用率提高,但它的缺点是:
1)传输的信号是连续的,叠加噪声干扰后不易消除,即抗干扰能力较差;
2)不易保密通信;
3)设备不易大规模集成;
4)不适应飞速发展的计算机通信的要求
1.2模拟信号调制解调
模拟通信系统中,调制与解调是通信系统中的重要环节,它使信号发生本质性的变化。
本文主要对线性调制(AM,DSB,SSB)与非线性调制(FM,NBFM)的信号产生(调制)与接受(解调)的基本原理,方法技术加以讨论,并通过SystemView仿真验证常规双边带调幅(AM),双边带调幅(DSB),单边带调幅(SSB),频率调制(FM),窄带频率调制(NBFM)。
通过此软件观察信号的调制与解调过程,并对输出波形进行分析。
模拟调制和解调是实现是实现模拟通信系统的重要组成部分。
调制是将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号;解调是在接收端将信道中传输的信号还原成原始的电信号;经过调制后的信号成为已调信号;发送端调制前和接收端解调后的信号成为基带信号。
因此,原始电信号又称为基带信号,而已调信号又称为频带信号。
模拟信号的调制与解调是通信原理课程的经典内容,也是模拟通信时代的核心技术。
虽然当代技术已发展为数字通信新时代,但模拟信号的调制与解调理论仍然是通信技术中的基础内容之一。
1.3调制的基本概念
为什么要进行调制呢?
一般来讲,信源直接产生的信号频带范围处于低频,甚至零频范围,这种信号称为基带信号。
基带信号未经过调制直接被发送到信道中而进行的传输称为基带传输。
但是实际中的很多信道不是基带形式,不能进行基带信号的直接传输,因此需要将基带信号进行调制,变换为适合于信道的形式再进行传输。
例如:
传播声音时,可以用话筒把人声变成电信号,通过扩音器放大后再用喇叭(扬声器)播放出去,这属于基带传输。
若想将声音传得更远一些,比如几十千米甚至更远,就要考虑采用电缆或无线电了。
但随之会出现两个问题,其一是如果铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆而只传一路声音信号,传输成本高,线路利用率低。
若采用频分复用技术将多路声音信号分别调制到不同的频段上进行复合传输就可以有效地解决此问题。
另一问题是若采用无线电通信,则需满足欲发射信号的波长与发射天线的几何尺寸具有可比性(通常认为天线尺寸应大于波长的1/10)的基本条件,信号才能通过天线有效地发射出去。
而基带音频信号的频率范围是30Hz~30kHz,据公式波长λ=
可知,其最小波长也在千米以上。
也就是说,如果将基带音频信号直接通过天线发送出去,所需天线尺寸应在百米以上,这显然不符合实际。
采用调制技术将信号频带搬移到高频段上去,就能有效地降低信号波长,从而减小而天线尺寸。
到底什么是调制呢?
一般对调制的定义为:
让原始基带信号去改变高频载波的某个(或某些)参量,使载波的这个(或这些)参量随基带信号的变化而变化,或者说使载波的这个(或这些)参量携带有基带信号的信息,这个过程就称为调制。
比如:
人步行从天津到北京,既费时又费力,而改为乘车方式,就能够节省人力和时间。
将人比作是基带信号,汽车是载波,徒步方式比作是基带传输,而乘车方式就是调制传输。
调制是通信原理中一个十分重要的概念,是一种信号处理技术,无论在模拟通信、数字通信系统还是数据通信中都具有非常重要的作用。
1.4SystemView系统简介
1.4.1SystemView软件介绍
1)SystemView是美国ELANIX公司推出的,基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。
它界面友好,使用方便。
2)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,是一个强有力的动态系统分析工具盒,能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计,仿真要求。
它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统,可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。
3)SystemView以模块化和交互式的界面,在大家熟悉的Windows窗口环境下,为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。
使用SystemView你只需要关心项目的设计思想和过程,而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。
用户只需要使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试,而不必学习复杂的计算机程序编制,也不必担心程序中是否存在编程错误。
1.4.2SystemView仿真系统的特点
1)能仿真大量的应用系统
能在DSP、通讯的控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。
具有大量可选择的库,允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。
2)快速方便的动态系统设计与仿真
使用用户熟悉的Windows界面和功能键(单击、双击鼠标的左右键),SystemView可以快速建立和修改系统,并在对话框中快速访问和调整参数,实时修改实时显示。
只需简单用鼠标点击图符即可创建连续性系统、DSP滤波器,并输入/输出基于真实系统模型的仿真数据。
不用写一行代码即可建立用户习惯的子系统库(MetaSystem).
3)在报告中方便地加入SystemView的结论
SystemView通过Notes(注解)很容易在屏幕上描述系统;生成SystemView系统和输出的波形可以很方便地使用复制(copy)和粘贴(paste)命令插入word等文字处理。
4)提供基于组织结构图方式的设计
通过利用SystemView中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能,SystemView能很容易地建立复杂的系统。
5)多速率系统和并行系统
SystemView允许合并多种数据采样率输入的系统,以简化FIR滤波器的执行。
这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的仿真速度,而在局部又不会降低仿真的精度。
同时还可以降低对计算机硬件配置的要求。
6)完备的滤波器和线性系统设计
SystemView包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境,还包含大量的FIR/IIR滤波类型或线性系统的参数。
7)先进的信号分析和数据块处理
SystemView提供的分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。
分析窗口还提供一个能对仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器
8)可扩展性
SystemView允许用户插入自己用C/C++编写的用户代码库,插入的用户库自动集成到SystemView中,如同系统内建的库一样使用。
9)完善的自我诊断功能
SystemView能自动执行系统连接检查,通知用户连接出错并通过指示出错的图符。
这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。
SystemView是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态分析工具,它实现了功能的软件化,避开了复杂的硬件搭建,在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真.本文利用SystemView软件设计模拟调制和解调电路,通过分析其输入输出波形验证所设计电路的正确性。
二、模拟幅度调制系统
2.1幅度调制基本概念
模拟幅度调制是指用模拟基带信号去改变正弦型载波的幅度,使载波的幅度随着基带信号的变化而变化。
根据频谱特性的不同,通常把模拟幅度调制分为标准调幅(AM)、抑制载波双边带调幅(SC-DSB)、单边带调幅(SSB)、和残留边带调幅(VSB)4种.本章将介绍常规双边带调幅(AM),双边带调幅(DSB),单边带调幅(SSB)。
2.2常规双边带调幅(AM)
2.2.1AM的调制与解调原理
1)调制原理:
任意的AM已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t),当m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0),且A0不等于0时,称为常规调幅,其时域表达式为:
Sam(t)=c(t)m(t)=[A0+f(t)]cos(ωct+θ0)
AO
A0cos(ωct)
Cos(ωct)
f(t)
Sωctam(t)=[A0+f(t)]cos(ωct)
图2-1常规AM调制系统框图
其中A0是外加的直流分量,f(t)是调制信号,它可以是确知信号,也可以是随机信号。
ωc=2πfc为载波信号的角频率,θ0为载波信号的起始相位,为简便起见,通常设为0。
常规AM通常可以用上图所示的系统来实现。
2)解调原理:
采用同步检波法(相干解调法):
同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号,成为同步信号。
同步检波可由乘法器和低通滤波器实现,其原理见图2-2
设输入普通调幅信号uAM(t)仍如式所示,乘法器另一输入同步信号为
ur(t)=URMcosωct
图2-2同步检波原理图
其中k2是乘法器增益。
可见,输出信号中含有直流,Ω,2ωc,2ωc±ω几个频率分量。
用低通滤波器取出直流和Ω分量,再去掉直流分量,就可恢复原调制信号。
如果同步信号与发射端载波同频不同相,有一相位差θ,即ur=Urmcos(ωct+θ),则乘法器输出中的Ω分量为
K2UcmUrmMacosθcosΩt
若θ是一常数,即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒定,则解调出来的Ω分量仍与原调制信号成正比,只不过振幅有所减小。
当然θ≠90
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