EDA课程设计报告.docx
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EDA课程设计报告
JIANGSUUNIVERSITY
EDA课程设计报告
学院名称:
计算机学院
专业班级:
通信工程0902
学生姓名:
宗慧
学生学号:
3090601035
2011年6月27日
一、课设设计目的
通过EDA课程设计,在学习EDA仿真软件SystemView使用方法的基础上,掌握最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计。
二、课设设计内容
以《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》一书第一章、第二章、第四章为参考资料,设计常规双边带调幅、超外差收音机仿真电路,并进行电路仿真及分析。
三、前期准备工作
以《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》一书第一章、第二章为参考资料,学习了仿真软件的基本使用方法,完成了以下练习题:
1.1试用频率分别为f1=200HZ、f2=2000HZ的两个正弦信号源,合成一调制信号y(t)=5sin(2πf1t)*cos(2πf2t),观察其频谱与输出信号波形。
注意根据信号的频率选择适当的系统采样数率。
仿真电路图:
波形图和频谱图如下:
分析:
频率为200HZ的信号与频率为2000HZ的信号f2相乘,相当于在频域内卷积,卷积结果为两个频率想加减,实现频谱的搬移,形成1800HZ和2200HZ的信号,因信号最高频率为2000HZ所以采用5000HZ的采样数率。
1.2将一正弦信号与高斯噪声相加后观察输出波形及其频谱。
由小到大改变高斯噪声的功率,重新观察输出波形及其频谱。
仿真电路图:
噪声为0时,波形图和频谱图如下:
噪声为1时,波形图和频谱图如下:
噪声为10时,波形图和频谱图如下:
结果分析:
原始信号的频率为1000HZ,在加入均值为0方差为10的高斯噪声时,其波形发生严重失真,输出信号的各频率分量上的功率发生不规则变化。
1.3已知DTMF双音频编码器的低组频率为697HZ,770HZ,852HZ,941HZ,高组频率为1209HZ,1336HZ,1477HZ,1633HZ,试合成0~9、*、#的双音频,并使用接收器图符中的单声道音频文件(8bitwav)输出,通过计算机的声卡输出声音,与实际输出的声音比较。
注意,在输出端应加入一定的增益来放大波形。
仿真电路图:
频谱图如下:
结果分析:
该电路是电话机的按键仿真电路,当两个不同频率的信号,以697HZ和1209HZ为例,两个信号相加经过一个音频输出器件产生一个wav音频文件。
2.1在设计区放置两个信号源图符,将其中一个定义为周期正弦波,频率为20KHZ,幅度为5V,相位为π/2;另一个定义为高斯噪声,标准方差为1,均值为0。
将两者通过一个加法器图符连接,同时放置一个实时接收计算器图符,并连接到加法器图符的输出,观察输出波形。
仿真电路图:
波形图和频谱图如下:
结果分析:
频率为20KHZ的原始信号在加入高斯噪声之后,其波形图与频谱图都发生了变化,具体结果如上图所示,由图可得出加噪后的信号各频率分量上的功率发生了变化。
2.2试定义一个线性系统算子,将其设置为一个“Analog”类型的5极点“Butterworth”低通滤波器,截止频率为3000HZ。
如下题所示。
2.3将练习题2.1中定义的高斯噪声通过练习题2.2定义的低通滤波器滤波后与练习题2.1中定义的正弦波相乘,观察输出波形。
仿真电路图:
波形图和频谱图如下:
结果分析:
高斯噪声信号在经过一个低通滤波器后,输出频率最高位3000HZ的信号,与频率为20KHZ的信号相乘,在频域进行频谱的搬移,输出信号的频率近似为17KHZ~23KHZ。
最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计
以《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》一书第四章为参考资料,进行了以下设计。
1.常规双边带调幅电路仿真
1)AM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(wct+Θ0),且A0不等于0时,称为常规条幅,其时域表达式为Sam(t)=c(t)m(t)=【A0+f(t)】cos(wct+Θ0)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;wc=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。
(原理框图如下所示)
2)常规双边带调幅电路设计步骤
1根据原理图选择必要的仿真电路设计器件(信号发生器、放大器、滤波器等)
2根据电路要求,进行器件参数的设定
3连线
4运行电路,观察各信号的波形和频谱图,并更改参数对比结果,得出结论
该信号源为载波信号,其频率为1KHZ,幅度为1。
此为信号的增益,增益为0。
该信号源为调制信号,其频率为100HZ,幅度为1。
此为高斯噪声信号,均值为0,方差为0。
该信号为本振信号,其频率与载波信号的频率相同。
低通滤波器,截止频率为110HZ。
SystemView仿真电路图如下:
3)仿真结果及分析:
波形图如下
频谱图如下
2.超外差收音机电路仿真
1)超外差接收机的工作原理
通常的AM中波收音机覆盖的频率范围为540~1700KHZ,中频(IF)频率fIF为455KHZ。
商业广播发射采用常规调幅,调制度接近1,且发射功率很大,因此收音机为节省成本、减小体积,一般解调器采用最简单的二极管包络检波。
本地振荡器(简称本振)的典型设置都高于所希望解调的RF信号,即所谓高边调谐。
输入滤波器用于抑制所不希望的信号和噪声,更重要的是去除与期望频率和解调中频频率fIF有关的镜像频率2fIF信号。
固定的中频滤波器用于提高收音机的接收选择性。
通过设计陡峭的滤波器边沿,能使进入解调器的相邻信道的能量最小。
世纪的收音机电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能,由此产生的增益衰减可增加以及增益后再检波。
(原理框图如下所示)
2)超外差收音机电路设计步骤
1根据原理图选择必要的仿真电路设计器件(信号发生器、扫频器、二极管包络检波器等)
②根据电路要求,进行器件参数的设定
③连线
④运行电路,观察各信号的波形和频谱图,并更改参数对比结果,得出结论
扫频器,可分别设置调制度为0.75、1、0.5;将扫频范围设置为0~3KHZ、0~4KHZ、0~5KHZ
载波信号,分别设置为30KHZ、40KHZ、50KHZ
切比契夫带通滤波器,5极点,上变频为25KHZ,下变频为15KHZ
二极管包络检波器,将零点设置为0V
切比契夫低通滤波器,5极点,最高频率为5KHZ
本振信号,其频率为60KHZ
SystemView仿真电路图如下:
3)仿真结果及分析
分析:
本电路图采用频率分别为30KHZ、40KHZ、50KHZ的载波分别与三个扫频信号进行调制,得出三个已调制信号,然后将调制好的三个信号进行混频,同时与本振信号相乘,对信号进行筛选,根据40+20=60Khz,将频率为40的筛选出来,再经过二极管包络检波器和低通滤波器输出低频信号,此低频信号恰好就是以40KHZ为载频的调制信号,其带宽为4KHZ。
四、总结与展望
虽说课设的时间就短短的两天不到,但是我还是学到了不少的知识,我对EDA仿真软件SystemView的使用有了基本的了解,让我从对EDA无从下手到慢慢熟悉,对电路的仿真设计从无知到得心应手,而且同时也加强了我的动手能力和自学能力,对我以后的学习和生活会有很大的帮助。
在今后的学习中,我将通过SystemView和相关软件的仿真实践,对通信进行更好的掌控和应用。
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