SystemView系统仿真软件课程设计doc.docx

SystemView系统仿真软件课程设计doc.docx

《SystemView系统仿真软件课程设计doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SystemView系统仿真软件课程设计doc.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

SystemView系统仿真软件课程设计doc

1引言

在通信系统中，从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量（例如语音信号）,若是将这种信号直接在信道中进行传输，那么会严峻阻碍信息传送有效性和靠得住性,因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。

在通信系统发射端通常需要有调制进程，将调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号；而在接收端那么需要有解调进程，以恢恢复先有效的信号。

调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能。

随着数字化波形测量技术和运算机技术的进展，能够利用数字化方式实现调制与解调进程。

SystemView是一个信号级的系统仿真软件，要紧用于电路与通信系统的设计、仿真、能知足从信号处置、滤波器设计，到复杂的通信系统等要求。

SystemView借助大伙儿熟悉的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仿真系统的要紧特点有：

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；在本文中能够方便地加入SystemView的结果；完备的滤波和线性设计；先进的信号分析和数据处置；完善的自我诊断功能等。

SystemView由两个窗口组成，别离是系统设计窗口的分析窗口。

系统设计窗口，包括题目栏、菜单栏、工具条、转动条、提示栏、图符库和设计工作区。

所有系统的设计、搭建等大体操作，都是在设计窗口内完成。

分析窗口包括题目栏、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类图形，如波形等。

分析窗口是用户观看SystemView数据输出的大体工具，在窗口界面中，有多种选项能够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，利用那个工具咱们能够取得输出的各类数据和频域参数，并对其进行分析、处置、比较，或进一步的组合运算。

例如信号的频谱图就能够够很方便的在此窗口观看到。

2SystemView软件介绍

SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具。

SystemView是一个信号级的系统仿真软件，要紧用于电路与通信系统的设计、仿真、能知足从信号处置、滤波器设计，到复杂的通信系统等要求。

SystemView借助大伙儿熟悉的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由两个窗口组成，别离是系统设计窗口的分析窗口。

系统设计窗口，包括题目栏、菜单栏、工具条、转动条、提示栏、图符库和设计工作区。

所有系统的设计、搭建等大体操作，都是在设计窗口内完成。

分析窗口包括题目栏、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类图形，如波形等。

分析窗口是用户观看SystemView数据输出的大体工具，在窗口界面中，有多种选项能够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，利用那个工具咱们能够取得输出的各类数据和频域参数，并对其进行分析、处置、比较，或进一步的组合运算。

例如信号的频谱图就能够够很方便的在此窗口观看到。

用户在进行系统设计时，只需从SystemView配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

SystemView的库资源十分丰硕，包括含假设干图标的大体库（MainLibrary）及专业库（OptionalLibrary），大体库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各类函数运算器等；专业库有通信（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处置（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等。

它们专门适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线、无绳、寻呼机、调制解调器、卫星通信等通信系统；并可进行各类系统时域和频域分析、谱分析，及对各类逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC电路、运放电路等）进行理论分析和失真分析。

3模拟调制方式设计

大多数待传输的信号具有较低的频率成份。

称之为，若是将基带信号直接传输，称为基带传输，可是，很多信道不适宜进行基带信号的传输，或说，若是基带信号在其中传输，会产生专门大的和。

因此，需要将基带信号进行，变换为适合信道传输的形式，调制是让基带信号m（t）去操纵的某个（或某些）参数，是该参数依照信号m（t）的规律转变的进程。

载波能够是，也能够是脉冲序列，以正弦信号作为载波的调制称持续波（CW）调制。

持续波调制分为，和。

幅度调制是用调制信号去操纵高频载波的振幅，使其按调制信号的规律转变的进程，常分为标准调幅（AM）、抑制载波（DSB）、（SSB）和（VSB）等。

AM调制解调系统设计

3.1.1AM调制解调原理

假设调制信号

的平均值为0，将其叠加一个直流分量

后与载波（假定载波的初始相位为0）相乘，即可形成调幅信号。

其时域表达式为：

式中：

为外加的直流分量；

能够是确知信号，也能够是随机信号。

AM调制解调原理图模型如图3-1、图3-2所示：

图3-1AM调制模型

图3-2AM解调模型

要使输出已调信号的幅度与输入调制信号m（t）呈线性对应关系，应知足

，不然会显现过调制现象。

3.1.2AM调制解调仿真电路及波形

AM调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图3-3所示：

要紧参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

500Hz；

（2）载波信号幅值：

2V，频率：

4000Hz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为；

（4）增益为4。

解挪用的是相干解调法。

图3-3AM调制解调仿真图

AM调制解调波形如图3-4到图3-7所示：

图3-4AM基带信号波形

图3-5AM载波信号波形

图3-6AM调制信号波形

图3-7AM解调信号波形

DSB调制解调系统设计

3.2.1DSB调制解调原理

在标准调幅时，由于已调波中不携带信息的载波分量，故调制效率较低，为了提高调制效率，在标准调幅的基础上抑制载波分量，使总功率全数包括在双边带中。

这种调制方式称为抑制载波双边带调制，简称双边带调制（DSB）。

DSB时域表达式为：

DSB调制解调模型如图3-8所示：

图3-8DSB调制解调模型

3.2.2DSB调制解调仿真电路及波形

DSB调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图3-9所示。

要紧参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

500Hz；

（2）载波信号幅值：

2V，频率：

10KHz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为。

图3-9DSB调制解调仿真图

DSB调制解调波形如图3-10到图3-13所示：

图3-10DSB基带信号波形

图3-11DSB载波信号波形

图3-12DSB调制信号波形

图3-13DSB解调信号波形

DSB调制为线性调制的一种，由以上各图能够看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号转变而呈正比地转变；用相干解调法解调出的信号与基带信号大体一致只是在时域上有必然的延时，但也实现了无失真传输。

SSB调制解调系统设计

3.3.1SSB调制解调原理

双边带已调信号包括有两个边带，即上、下边带。

由于这两个边带包括的信息相同，因此，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。

所谓单边带调制，确实是只产生一个边带的调制方式。

上边带时域表达式为：

下边带时域表达式为：

产生SSB信号的方式有滤波法和相移法，那个地址要紧介绍相移法。

相移法原理框图如图3-14所示：

图3-14SSB相移法原理框图

3.3.2DSB调制解调仿真电路及波形

SSB调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图3-14所示。

要紧参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

500Hz；

（2）载波信号幅值：

2V，频率：

4000Hz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为。

图3-14SSB调制解调仿真图

SSB调制解调波形如图3-15到图3-19所示：

图3-15SSB基带信号波形

图3-16SSB载波信号波形

图3-17SSB上边带信号波形

图3-18SSB下边带信号波形

图3-19SSB解调信号波形

SSB调制是线性调制的一种，由以上各图看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号转变而呈正比地转变；解调信号与原信号大体相同,实现无失真传输。

三种幅度调制系统的比较

假设所有系统在接收机输入端具有相等的输入信号功率，基带信号

的带宽均为

。

假设

为正弦波信号。

1.抗噪声性能

由以上各调制波形及解调波形能够看出，DSB调制系统抗噪声性能最好。

最差的是AM调制系统。

2.频带利用率

SSB的带宽最窄，和基带信号的带宽一致，即其频带利用率最高，而AM和DSB调制系统的带宽都是基带信号带宽的2倍。

3.特点与应用

AM调制的优势是设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。

AM制式要紧用在中波和短波的调幅广播中。

DSB调制的优势是功率利用率高，且带宽与AM相同，但同意要求同步解调，设备较复杂。

应用较少，一样只用于点对点的专用通信。

SSB调制的优势是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和同意设备都很复杂。

鉴于这些特点，SSB长用于频分多路复用系统中。

4数字调制方式设计

数字调制技术有两种方式：

一是利用模拟调制的方式去实现数字式调制。

二是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。

这种方式通常称为键控法。

对载波的幅度进行键控取得振幅键控（ASK）信号；对载波的频率进行键控取得频移键控（FSK）信号；对载波的相位进行键控取得相移键控（PSK）信号。

2ASK调制解调系统设计

2ASK调制解调原理

振幅键控是利用载波的幅度转变来传递数字信息的，而其频率和初始相位维持不限，在2ASK中，载波的幅度只有两种转变状态，别离对应二进制的信息“0”和“1”。

一种最多见的二进制振幅键控方式为通--断键控（OOK）其表达式为：

2ASK的产生方式有两种，一为模拟调制法，另一种为键控法。

那个地址采纳的是模拟调制法。

模拟调制法原理框图如图4-1所示：

图4-1模拟调制原理框图

2ASK大体解调有两种方式：

相干解调和非相干解调。

相干解调也叫同步检测法，非相干解调通经常使用包络检波法。

其各有优势，在信噪比小时，包络检波发具有优势，因为其检波设备简单，性价比高，而在信噪比相对较大时，相干解调具有优势，因为这种解调方式致使最终的误码率低。

那个地址采纳的是非相干解调。

非相干解调原理框图如图4-2所示：

图4-2非相干解调原理框图

2ASK调制解调仿真电路及波形

调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图4-3所示。

要紧参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

50Hz；

（2）载波信号幅值：

2V，频率：

50Hz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为。

调制用的是模拟调制法，解挪用的是非相干解调。

图4-32ASK调制解调仿真图

2ASK调制解调波形如图4-4到图4-6所示：

图4-42ASK基带信号波形

图4-52ASK调制信号波形

图4-62ASK解调信号波形

输入的基带信号为二进制单极性伪随机码（即PN序列）。

由以上各图能够看出2ASK调制的调制的结果，当发送的基带的码元为“1”时有载波进行调制，为“0”那么没有，相应输出地调制信号为“0”，因为2ASK是单极性码；2ASK相干解调、非相干解调出来的波形与输入的原基带信号大体维持一致，有一点延迟，但在许诺范围内，实现无失真传输。

2FSK调制解调系统设计

2FSK调制解调原理

频移键控是利用载波的频率转变来传递数字信息。

在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两点间转变，其表达式为：

2FSK信号的产生方式有两种，一种采纳模拟调频电路来实现，另一种采纳键控法来实现。

这两种方式的不同在于：

由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是持续转变的，而键控法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位不是持续转变的。

那个地址采纳的是键控法。

图4-7键控法原理框图

2FSK解调方式有两种，即相干解调法和非相干解调法。

另外还有鉴频法、过零检测法、查分检测法。

相干解调法是利用载波与已调信号进行相乘后滤波输出取得，在上面的2FSK中要两个载波，因此解调也要两个载波，别离与已调信号相乘后利用低通，最后相加即可取得咱们的滤波输出，最后判压输出取得解调信号。

非相干解调也是利用包络检波法检测取得的。

那个地址采纳的是非相干解调。

2FSK调制解调仿真电路及波形

调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图4-8所示。

要紧参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

50Hz；

（2）载波f1信号幅值：

2V，频率：

100Hz；

（2）载波f2信号幅值：

2V，频率：

300Hz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为。

调制采纳的是键控法，解调采纳的是非相干解调。

图4-82FSK调制解调仿真原理图

2FSK调制解调波形如图4-9到图4-11所示：

图4-92FSK基带信号波形

图4-102FSK调制信号波形

图4-112FSK解调信号图

由以上各图能够看出2FSK调制的调制的结果，当发送的基带的码元为“1”时有100HZ的载波进行调制，为“0”那么有300HZ的载波频率进行调制；2FSK相干解调出来的波形与输入的原基带信号大体维持一致，有一点延迟，但在许诺范围内，可实现无失真传输。

2PSK调制解调系统设计

2PSK调制解调原理

相移键控是利用载波的相位转变来传递数字信息，而振幅和频率维持不变。

咱们通经常使用0°表示二进制“0”，用π表示二进制“1”。

其表达式如下：

这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为绝对相移方式。

2PSK信号的调制采纳键控法，与2ASK信号的键控法相较对基带信号不同，在2ASK中基带信号是单极性的，而在2PSK中基带信号是双极性的。

2PSK的键控法原理框图如图4-12所示：

图4-122PSK键控法原理框图

解调部份只能用相干解调，不能够用包络检波法等非相干解调的方式，因为其频谱和抑制载波双边带的频谱一样，因此不能采纳包络检波，而不可采纳非相干解调。

2PSK调制解调仿真电路及波形

2PSK调制解调在SystemView软件上的仿真原理图如图4-13所示。

具体参数：

（1）调制信号幅值：

2V，频率：

50Hz；

（2）载波信号幅值：

2V，频率：

100Hz；

（3）信道内加入的是高斯白噪声，幅值为。

调制用的是键控法，解挪用的是相干解调。

图4-132PSK调制解调仿真图

2PSK调制解调波形如图4-14到图4-16所示：

图4-142PSK基带信号图

图4-152PSK调制信号图

图4-162PSK解调信号图

输入的基带信号是二进制双极性伪随机码（即PN序列）.由以上各图能够看出2PSK调制的调制的结果，当发送的双极性基带的码元为“1”时有相位为0的载波为其进行调制，当发送的双极性基带的码元为“-1”时有相位为π的载波为其进行调制；2PSK解调出来的波形与输入的原基带信号大体维持一致，有一点延迟，但在许诺范围内，可实现无失真传输。

数字调制系统性能的比较

（1）频带宽度

假设传输的码元时刻宽度为

，那么

从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用率最低。

（2）对信道特性转变的灵敏性

在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的转变是不是灵敏。

在2FSK系统中，裁决器是依照上下两个支路解调输出样值的大小来作出裁决，对信道的转变不灵敏。

在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，裁决器的最正确裁决门限为零，裁决门限不随信道特性的转变而转变。

2ASK系统，裁决器的最正确裁决门限为a/2（当P

（1）=P（0）时），它与接收机输入信号的幅度有关。

当信道特性发生转变时，接收机输入信号的幅度将随着发生转变，从而致使最正确裁决门限也将随之而变。

这时，接收机不容易维持在最正确裁决门限状态，因此，2ASK对信道特性转变灵敏，性能最差。

5抽样定理、增量调制系统设计

抽样定理系统设计

5.1.1抽样定理

均匀抽样定理指出：

对一个带限在

内的时刻持续信号

，若是以

的时刻距离对其进行等距离抽样，那么

将被所取得的抽样值完全确信。

即抽样速度大于等于信号带宽的两倍就可保证可不能产生信号的混迭。

是抽样的最大距离，也称为奈奎斯特距离。

当采样频率小于奈奎斯特频率时，在接收端恢复的信号失真比较大，这是因为存在信号的混叠；当采样频率大于或等于奈奎斯特频率时，在接收端恢复的信号与原信号大体一致。

理论上，理想的抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽。

信号的采样与恢恢复理框图如图5-1所示：

图5-1信号的采样与恢恢复理框图

5.1.2抽样定理系统仿真电路及波形

抽样定理系统在SystemView软件上的仿真原理图如图5-2所示。

具体参数：

（1）输入信号幅值：

2V，频率：

50Hz；

（2）抽样频率：

5000Hz。

图5-2抽样定理原理图

抽样定理原信号与恢复信号波形如图5-3到图5-7所示：

图5-3基带信号波形

图5-4抽样脉冲波形

图5-5抽样信号波形

图5-6恢复信号波形

由以上各图实验结果能够观看到，当采样频率小于奈奎斯特频率时，在接收端恢复的信号失真比较大，这是因为产生了信号混迭；当采样频率大于或等于奈奎斯特频率时，恢复信号与原信号大体一致。

增量调制系统设计

5.2.1增量调制原理

增量调制是能够看成DPCM的一个特例，当DPCM系统中量化器的量化电平数为2时，此DPCM系统就成为增量调制系统。

增量调制将信号瞬时值与前一个时刻的量化值之差进行量化，对那个差值的符号进行编码，差值为正，就发“1”码，差值为负就发“0”码。

一样，在接收端每收到一个“1”码就上升一个量阶，收到一个“0”码就下降一个量阶。

当收到连“1”码时，表示信号持续增加，当收到连“0”码时，表示信号持续下降。

5.2.2增量调制系统仿真电路及波形

增量调制的仿真电路如图5-7所示：

信号源幅值为2V，频率为500Hz。

图5-7增量调制原理图

增量调制波形如图5-8至图5-10所示：

图5-8信号源波形

图5-9增量调制波形

图5-10恢复信号波形

由仿真结果，咱们能够得出，增量调制要求的抽样频率达到几十kb/s以上，就能够够取得十分接近编码器原输入的模拟信号。

但它的缺点是当增量调制器的输入信号斜率超过阶梯波的最大可能斜率值时，将发生过载量化噪声。

因此，为了幸免发生过载量化噪声，必需使量化台阶和抽样频率的乘积足够大，使信号的斜率可不能超过那个值。

6总结

通过这次课程设计，我学到AM,SSB,DSB,BFSB等通信系统的设计与仿真。

通过波形的可视化，使得系统加倍形象，明白得的加倍透彻，在实验中关于滤波器的选择上碰到了困难，多亏高教师和同窗们的帮忙，使我克服困难顺利完成课程设计。

第一要感激精湛华教师的悉心指导，他严谨的治学态度，一丝不苟的敬业精神给我留下了深刻的印象。

他的博学多才、勤勉和平和的为人，使我油但是生敬意；再多富丽的言语也显惨白。

在此，谨向高教师致以真挚的谢意和高贵的敬意。

另外感激学校提供良好的学习平台，让咱们学习与实践相接和，只有从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手能力和独立试探的能力。

通过仿真系统，能够深刻明白得通信系统的原理和具体实现法案，而且通过实际课程设计，积存了宝贵的实践体会，把握了systemview仿真软件的操作。

同时要感激同窗们无私的帮忙，正是他们我才能在研读systemview的道路上走得更轻松，让我感觉学习是一个欢乐的进程。

在与他人的交流和讨论中我收成颇丰，同时也被同窗们刻苦钻研的精神所深深感染。

乐于助人，耐心的解答我提出的问题，对我的论文提出了许多中肯的修改意见，并对一些技术上的细节给予了专门大的帮忙。

最后，再次感激教师和同窗的彼此帮忙，顺利地完成这次课程设计。

参考文献

[1]樊昌信等编著..国防工业出版社,2001

[2]周炯槃等编著.）.北京邮电大学出版社,2005

[3]卫兵.SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计.西安电子科技大学出版社,2001

[4]青松等著.数字通信系统的SystemView仿真与分析.北京航空航天大学出版社

[5]罗伟雄,韩力,原东昌编著.《通信原理与电路》,北京理工大学出版社

[6]李哲英主编.SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册,内部资料,1997