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1、通信原理课程设计目 录1引 言12 SystemView软件简介22.1系统简介22.2 设计窗口32.3 分析窗口33模拟调制系统设计原理与结果分析53.1 AM调制解调系统的设计与分析53.1.1 设计原理53.1.2 AM调制解调仿真电路63.1.3仿真结果及分析63.2 DSB调制解调系统的设计与分析83.2.1 设计原理83.2.2 DSB调制解调仿真电路93.2.3仿真结果及分析93.3 SSB调制解调系统的设计与分析113.3.1 设计原理113.3.2 SSB调制解调仿真电路113.3.3仿真结果及分析124数字调制解调系统的设计与分析144.1二进制振幅键控（2ASK）144
2、.1.1 2ASK调制解调原理144.1.2 2ASK调制解调仿真电路144.1.3仿真结果及分析154.2 二进制移频键控（2FSK）164.2.1 2FSK调制解调原理164.2.2 2FSK调制解调仿真电路174.2.3仿真结果及分析184.3二进制相频键控（2PSK）184.3.1 2PSK调制解调原理184.3.2 2PSK调制解调仿真电路194.3.3仿真结果及分析205抽样定理与增量调制的仿真与分析215.1抽样定理21295.1.1信号的采样与恢复仿真原理215.1.2信号的采样与恢复仿真电路215.1.3仿真结果及分析225.2增量调制235.2.1 增量调制原理图245.2
3、.2增量调制仿真电路245.2.3仿真结果及分析246 总 结26参考文献271引 言通信系统是由信源、发送设备、信道、接收设备、信宿组成。一般发送端要有调制器，接收端要有解调器，这就用到了调制技术，调制可分为模拟调制和数字调制。模拟调制常用的方法有AM调制、DSB调制、SSB调制、FM调制；数字调制常用的方法有2ASK调制、2FSK调制、2PSK调制。经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。随着通信技术的发展日
4、新月异，通信系统也日趋复杂。因此，在通信系统的设计研发过程中，通信系统的软件仿真已成为必不可少的一部分。目前，电子设计自动化EDA(Electronic Design Automatic)已成为通信系统设计的主潮流。为了使复杂的设计过程更加便捷高效，使得分析与设计所需的时间和费用降低。美国Elanix公司推出的基于PC机Windows平台的SystemView动态系统仿真软件，是一个比较流行的，优秀的仿真软件。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
5、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
6、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。2 SystemView软件简介2.1系统简介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，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即
7、可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。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的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（Main Library）及专业库(Optional Library)，基本库中包括多种信号源、接收器 ?加法器、乘法器，各种函数运算
8、器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、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。SystemView能自动执行系统连接检查，给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。SystemView的另一重要特点是它可以从各种
9、不同角度、以不同方式，按要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器各指标如幅频特性（伯特图）、传递函数、根轨迹图等之间的转换。 在系统设计和仿真分析方面，SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内，可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外，分析窗中还带有一个功能强大的“接收计算器”，可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。SystemView还具有与外部文件的接口，可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC+或仿真工具Matlab的接口，可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口：与Xilinx公司的软件Core Ge
10、nerator配套，可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件；另外，SystemView还有与DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。2.2 设计窗口介绍所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计窗口内完成的。在设计窗口中间的大片区域都是设计区域，也就是供用户搭建各种系统的地方。如图2-1所示，在设计窗口的最上端一行是下拉式命令菜单行，通过调用这些菜单可以执行SystemView的各项功能；设计窗口中菜单行的下面，紧邻在设计区域上端一行是工具栏，它包含了在系统设计、仿真中可能用到的各种操作按钮；在工具栏的最右端是提
11、示信息；紧邻在设计区域左端是各中器件图标库；设计域的底部有一个消息显示区，用来显示系统仿真状态信息。图2-1 SystemView 设计窗口图2-1 设计窗口在设计窗口内，只须点击鼠标及进行必要的参数输入，就可以通过设置图标、连接图标等操作完成一个完整系统的基本搭建工作，创建各种连续域或离散域的系统。并可极其方便地给系统加入要求的注释。2.3 分析窗口介绍分析窗口时观察用户运行结果数据的基本载体。利用它可以观察某一系统运行的结果及对该结果进行的各种分析，与设计窗相似，在分析窗的最顶端时下拉式命令菜单和工具栏。可通过单击按钮或下拉式菜单中的命令使用这些选项功能。每次系统重新运行后，分析窗中保存的
12、仍是上次运行的结果。如果要观察新的结果，需要用工具栏最左端蓝色的刷新按钮，加载新的数据以绘制当前运行结果的波形。通过工具栏中的两个黄色按钮可以将波形显示状态在仅显示连线、仅显示离散点或显示点和连线状态之间实现切换。利用分析窗工具栏上的三个绿色按钮，可以选择多个窗口的不同排列方式，如层叠、水平排列、垂直排列等。利用工具栏上的两个对数坐标，可以很方便地分别将横、纵坐标从原来的线性坐标变为对数坐标。对数坐标按钮旁边是统计数据按钮。利用它，可以给出当前所有打开窗口图形数据的统计数据，如均值、方差、最大最小值等。在分析窗的左下角显示了系统资源的利用程度。红色表示已利用部分，绿色表示尚未利用部分。该百分比
13、显示了所有的系统资源（包括物理内存和虚拟内存）中SystemView可用的部分。该百分比至少应保持在10%以上，否则系统运行会不正常。系统资源过低时，SystemView会给出警告，并禁止打开分析窗中的图形窗口。如果发生这样的现象，应尽可能地关闭窗口及其它应用程序以释放系统资源。分析窗还提供了强有力的图形动画工具，可以动态显示系统运行过程中信号的变化，并可以按用户要求设置手动控制、动画速度、运动轨迹、图形颜色等。通过分析窗口“Edit”菜单中的各项，可以将当前的图形以位图形式复制到剪贴板，以供其它系统处理。通过“File”菜单中的输出功能，可以将某窗口中的图形或数据按指定格式和类型输出到其它文
14、件中。3模拟调制AM、 DSB、SSB调制解调模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，而本次课程设计研究的是线性调制系统的设计与仿真。在线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制，以及SSB调制。线性调制的一般原理如下：载波：调制信号：注：式中为基带信号。线性调制器的一般模型如图3-1：m(t)h(t)Sm(t)图3-1线性调制（滤波法）一般模型在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应，便可以得到各种线性调制信号。3.1 AM调制解调系统的设计与分析3.1.1 设计原理如果输入基带信号带直流分量，则它可以表示为与之和。其中，是的直流分量，是表示消息变化的交流分量，且假设是理想带通滤波器的
15、冲激响应。若满足，则信号为调幅（AM）信号，其时域表示形式为：AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。本电路采用了相干解调的方法进行解调，其组成方框图如图3-2： 图3-2 相干解调法组成框图低通滤波器将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号。3.1.2 AM调制解调仿真电路根据以上原理用systemview软件设计的电路图如图3-3所示。图3-3 AM调制解调仿真电路设计参数为：基带信号幅值：2V基带信号频率：500Hz载波频率：4000Hz高斯白噪声幅值：0.03V3.1.3仿真结果及分析系统仿真波形
