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1、目 录 i目 录第一章 绪 论 .11.1 通信系统的概述 .11.2 仿真软件的发展与应用 .2第二章 AM 通信系统的原理 .52.1 AM 通信系统原理总图 .52.1.1 AM 信号的调制 .52.1.2 AM 信号的频谱分布 .92.1.3 AM 信号的功率分配 .102.2 AM 信号的解调 .112.3 AM 系统的抗噪声性能 .13第三章 System view 的功能与使用简介 .163.1 System view 的简介 .163.2 System view 的用户环境 .173.2.1 设计窗口 .173.2.2 分析窗口 .203.3 System view 的图标库
2、.243.3.1 基本库 .253.3.2 专业库 .27第四章 AM 系统在 System view 软件中的仿真 .314.1 包络检波 AM 系统的仿真图 .314.2 同步检波 AM 系 统的仿真图 .38第五章 总 结 .43致 谢 .45参考文献 .47AM 通信系统的实验设计与仿真ii绪 论 1第一章 绪 论1.1 通信系统的概述通信是从一地向另一地传递和交换信息。实现信息传递所需的一切技术设备和传输煤质的总和称为通信系统。基于点与点之间的通信系统的模型可用下图来描述。信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或系带信号。电话机、电视摄像机和电传机、计
3、算机等各种数字终端设备就是信源。前者属于模拟信源，输出的是模拟信号；后者是数字信源，输出离散的数字信号。发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。对数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信源编码与信道编码。信道是传输信号的物理煤质。在无线信道中，信道可以使大气，在有线信道中，信道可以是明线、电缆或光纤。有线和无线信道均有多种物理煤质。煤质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研究对象的不同，需要对实际的物理煤质建立不同的数学模型，以反映传输煤质对信号的影响。噪
4、声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的，并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入信道。接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。他的任务是从带有干扰的接受信号中正确恢复出相应的原始系带信号来。AM 通信系统的实验设计与仿真2信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。其模型如下图模拟通信系统的模型为：数字通信系统的模型为：数字通信与模拟通信相比有很多优点：1.抗
5、干扰能力强；2.差错可控；3.易于与各种数字终端接口，用现代计算机技术对信号进行处理和加工等；4.易于集成化，从而使通信设备微型化；5.易于加密处理，且保密强度高。但是，数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的，数字通信的频带利用率不高，而且系统比较复杂，所以模拟通信还能广泛的得到应用。而AM 通信系统就是模拟通信系统中比较重要的一种，它被广泛应用于中波和短波的通信中，下一章我们将重要介绍 AM 通信系统。1.2 仿真软件的发展与应用仿真软件是专门用于仿真的计算机软件，它与仿真硬件同为仿真的技术工具。仿真软件是从 50 年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法
6、、计算机和建模等技术的发展相辅相成。其目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。不同技术水平的用户通过仿真软件能在不同的程度上采用他们表达问题的习惯语言,方便地与计算机对话,完成建模或仿真实验。仿真软件的主要功能是：源语言的规范化和处理，即规定描述模型的符号、语句、句法、语法，检测源程序中的错误和将源程序翻译成机器可执行码。仿真1.2 仿真软件的发展与应用 3的执行和控制。数据的分析和显示。模型、程序、数据、图形的存储和检索。可以通过对软件的设计来实现这些功能。近年来发展起来的 System view 软件是利用计算机精度高、通用性好和建模迅速等优点分析、研究各种信号、
7、通信系统，尤其是复杂系统的重要工具。随着信息科学的迅速发展，用于研发测试的仪器更新速度加快，技术含量提高，价格越来越昂贵，采用仿真的方法可以在一定程度上克服仪器设备的不足。随着各种先进的仿真技术的涌现，使仿真不再局限于虚拟，而是软、硬件相结合，仿真软件和硬件设备相结合可实现真正系统。计算机仿真可用于电子工程、现代通信技术和通信系统的研究工作。AM 通信系统的实验设计与仿真4第二章 AM 通信系统的原理 5第二章 AM 通信系统的原理2.1 AM 通信系统原理总图AM 通信系统按解调方式的不同可分为两种：包络检波的 AM 系统和同步检波的 AM 系统。包络检波的 AM 系统原理图如下：同步检波的
8、 AM 系统原理图如下：调制信号 m(t)和外加直流信号 A0和载波 coswct 相乘完成调制，形成已调信号 SAM(t),在信道中传输混入噪声，然后通过不同的解调方式解调，最后传送到收信者。整个系统的关键就是信号的调制与解调，接下来，我将详细介绍 AM 系统的调制与解调以及 AM 信号的频谱和功率等。2.1.1 AM 信号的调制调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。所谓调制，就是用调制信号去控制载波某个参数的过程。调制的实质是频谱搬移，器作用和目的是：1.将调制信号转换成适合与信道传输的已调信号；2.实现信道的多路复用，提高信道利用率；3.减少干扰，调高系统抗干扰能力；4.实现传输带
9、宽与信噪比之间的互换。调制方式很多，根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。模拟调制包括幅度调制和角度调制，而 AM 就是幅度调制系统中的普通调幅方式。AM 也成为幅度调制，是由调制信号区控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，频率和相位不变。幅度调AM 通信系统的实验设计与仿真6制器的一般模型如图：设调制信号为 m(t),载波信号为 coswct, wc为载波角频率，冲击响应为 h(t)的滤波器特性为 H（w）.则该模型输出已调信号的时域和频域一般表示式为Sm(t)=m(t)coswct*h(t) Sm(w)=1/2M(w+wc)+M(w-wc)
10、H(w)由以上表示可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随系带信号规律而变化；在频谱结构上，他的频谱完全是系带信号频谱结构在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制。在该模型中，适当选择滤波器的特性 H(w),便可以得到各种幅度调制信号，例如，AM、DSB-SC、SSB、VSB.AM 的调制器模型如图(两种均可)其关键在于实现调制信号和载波的相乘。 以左图为例：调制信号 m(t)叠加直流 A0后于载波相乘，就形成了 AM 信号，其时域表示式为SAM(t)=A0+m(t)coswct=A0coswct+m(t)coswct其波形如图：第二章 AM 通信系统的原理
11、 7当|m(t)|A 0时，就会出现过调幅现象而产生包络失真，这时不能用包络检波器进行解调，为保证无失真传输，可以采用同步检波（相干解调），如图：2.1.2 AM 信号的频谱分布SAM(w)= A0(w+w c)+ (w-w c)+1/2M(w+wc)+M(w-wc)其频谱如图所示：M(w)为调制信号的频谱。AM 通信系统的实验设计与仿真10调幅波包含 3 个频率分量，它是由 3 个高频正弦波叠加而成，频谱的中心分量就是载波分量，它与调制信号无关，不含消息。而两个边频分量则以载波为中心对称分布，两个边频幅度相等并与调制信号幅度成正比。边频相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率，这说明调制信号的
12、幅度及频率消息只包含于边频分量中。由图可见，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。所谓结构相同，是指各频率分量的相对振幅及相对位置没有变化。这就是说，AM 调制是把调制信号搬移到载频两侧，在搬移过程中频谱结构不变。AM 信号是带有载波的双边带信号，他的带宽是基带信号带宽 fH的两倍，即BAM=2fH. 如调制信号为一连续谱信号或多频信号，其最高频率为 Fmax,则 AM 信号占用的带宽为 2Fmax.信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素。2.1.3 AM 信号的功率分配AM 信号的平均功率为：PAM=sAM2(t)=A0+m(t)2cos2wct= A20cos2wct+ m2(t)cos2wct+ 2A0m(t)cos2wct通常假设调制信号没有直流分量，即 m(t)=0.因此PAM= A20/2+ m2(t)/2=Pc+Ps 式中，P c= A20/2 为载波功率， Ps=m2(t)/2 为边带功率。由上式可以看出，AM 信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分量不携带信息。即使在“满调幅（|m(t)| max=A0时，也称 100%调制）条件下，载波分量
