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1、课程设计说明书题目：模拟通信系统建立及其仿真院（系） 班 级 姓 名 学 号 目录一、 引言. . 21、 1 DSB模拟信息系统模型及仿真环境21.1校园调频广播系统21.2对讲机（Walkie-talkie）31，3通信声纳 3二、 系统的建立及其仿真421 MATLAB及Simulink建模环境简介 42.2设计任务书要求的数据计算5 2.3 DSB系统的设计与仿真6 三总结与体会10四参考文献11一引言 现代通信原理及技术主要讲授现代通信的基本原理，包括通信系统信道的特性、信号调制的基本原理、信息基带和频带传输的特性、信源和信道的编码等主要原理；通信技术主要包括有线通信，无线通信和网络
2、通信等技术。通信技术的发展很快，随着通信系统的规模和复杂度不断增加 ,传统的设计方法已经不能适应发展的需要 ,通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视。通信系统的调制方式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；数字调制常用的方法有2ASK调制、2FSK调制、2PSK调制。这次，我将设计出一种DSB频带传输系统方案并对其进行进一步的分析，通过MATLAB中进行仿真，清楚的展现DSB模拟频带传输系统的结构组成和传输特性。利用MATLAB 提供的可视化工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型进行数字仿真。信息源发送设备信 道接受设备信息源噪声源发送端接收端
3、信 道图1 模拟通信系统模型1。DSB模拟信息系统模型及仿真环境11校园调频广播系统校园调频广播系统是一种以无线发射的方式来传输广播的设备。具有无需立杆架线，覆盖范围广，无限扩容，安装维护方便，投资省，音质优美清晰的特点。彻底解决了传统有线广播布线困难、安装复杂、扩容性差、损坏墙面及校园环境等问题。对于目前规模大、地域广的学校来说，调频广播具有传统的有线广播无法比拟的优越性。 1.无线发射功能：采用高精度频率锁相环调频广播发射机。整个广播系统无需立杆架线、安装简单方便。 2. 自动播放功能：可设置每周一至周日播放工作表，自动定时播出上下课铃声、背景音乐、广播体操、歌曲铃声等。系统按照设置好的程
4、序，自动播放，真正实现了无人值守。 3. 数字音频编辑功能：采用目前先进的数字音频工作站为主机，对音频信号、录音、线路信号数字化，并与MD、DVD、MP3及硬盘中的多格式数字信号兼容，根据节目的要求编辑成完整的高质量的广播节目。 4. 遥控音箱、寻址对点广播：采用目前最先进的数字编码，遥控音箱自动开关机、确保准确无误。可对128个（区）的音箱进行自动寻址对点广播（可扩充至无数个区）。接收端无需人工操作，受众性强。 5.外语听力教学、考试功能：可将外语听力资料保存至电脑硬盘中，以纯数字音频格式储存（MP3、WAV、DAT、MEPG、AVI等），可按预先设定的时间及内容进行播放。在外语课上可用本系
5、统进行听力训练，也可选择相同的分区及相同的年级进行外语听力考试。 6.强制插播功能：对突发性事件的紧急广播通知，可随时插入。 7.可无限扩容：在调频信号覆盖的有效范围内，可使用无数个调频接收音箱。 1.2对讲机（Walkie-talkie）对讲机： 其发射部分为锁相环和压控振荡器（VCO）产生发射的射频载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。 接收部分接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第
6、一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。 调制信号及调制电路时，人的话音通过麦克风转换成音频的电信号，音频信号通过放大电路、预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制信令处理。CPU产生CTCSS/DTCSS信号经过放大调整，进入压控振荡器进行调制。接收鉴频后得到的低
7、频信号，一部分经过放大和亚音频的带通滤波器进行滤波整形，进入CPU，与预设值进行比较，将其结果控制音频功放和扬声器的输出。即如果与预置值相同，则打开扬声器，若不同，则关闭扬声器。 电源控制对讲机实图CPU控制在不同状态时，送出不同的电源 接收电源：正常处于间歇工作方式，以保证省电 发射电源：发射时才有电 CPU 电源：稳定的电源1.3通信声纳 利用声波进行水下通信联络的声纳。亦称水声通信机。通信声纳主要装备在潜艇和水面舰艇上，用于相互间的话音通信或电报通信，有的还可进行敌我识别和合作测距。通信声纳由换能器基阵、发射机和接收机组成。潜艇通信声纳的换能器基阵由几个定向换能器(定向范围70120)组
8、合而成，通过不同的选择使用，可改变通信方向，实现定向或全向工作。有的采用窄波束(约18)定向通信，更利于保密。水面舰艇通信声纳的换能器基阵一般为单个全向换能器。通信声纳的使用时机通常为：潜艇水下编队航行或与水面舰艇会合，水面舰艇搜寻、识别己方潜艇等。话音通信时，甲方发射机产生话音调制的信号，通过换能器基阵定向发出，乙方换能器基阵接收到信号经接收机处理后送到耳机或扬声器以供收听。电报通信时，甲方发射电报信号，乙方收到信号，经接收机处理后，可从耳机、扬声器或电传机获得电报信息。敌我识别和合作测距时，本舰(艇)通信声纳发出询问编码信号，若被询问的是己方舰艇，其通信声纳自动回送一应答编码信号，本舰(艇
9、)通信声纳按收到应答信号的特征即可识别敌我；同时，根据信号到达时间自动换算成距离。通信声纳的工作频率一般为68千赫，通话距离510海里，通报距离约15海里，敌我识别距离约4海里，潜艇间合作测距达10海里。在利用深海声道条件下，定向密码通信最大距离可达170海里。 图2 模拟示意图二系统的建立及其仿真2.1.MATLAB及Simulink建模环境简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态
10、系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时
11、间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。2.2设计任务书要求的数据计算：已知：，其中=2*pi*fm, fm=4KHz,载波，=2*pi*fc, fc=100KHz,Si=5mW双边带功率噪声Pn(f)= 2*10-8W/Hz,信号功率：Si=5mW求 ：（1）带通滤波器的性能参数；（2）低通滤波器的性能参数；（3）系统的传
12、输速率；（4）解调器的输入信噪比；（5）解调器的输出信噪比。解：1）、带通滤波器的特性参数： 2）、为了保证相干解调的输出无失真地恢复原信号，要求低通滤波器特性： 3）、传输速率：N=n0B=2*Pn(f)*B=2*2*10-8W/Hz*4*1000Hz=16*10-4W系统信道容量为Ct=Blog2(1+S/N) =4000*log(1+5*10-3/16*10-4)=472.4b/s所以系统传输速率应小于472.4b/s即可。4）、解调器的输入信噪比：Si=5mW,Ni=n0B=2*Pn(f)*B=16*10-4WSi/ Ni=5mW/(16*10-4W)=3.1255）因为对于DSB调制
13、系统，制度增益为G=2所以解调器的输出信噪比：So/No=6.25 2.3 DSB系统的设计与仿真 图3系统框图 图4 频谱图 图5 第一道信源信号 第二道载波信号 第三道噪声信号 第四道加噪声后的载波信号 图6 第一道调解后信号 第二道加噪声经带通滤波器的波形 注： 由于加直流信号，解调后信号飘移 图7 信号源参数 图8 载波参数 图9带通滤波器参数 图10低通滤波器参数 图11 噪声参数 四、 总结与体会 通信原理是电子信息工程通信方向最主要的专业课程之一，通过在课堂上对理论知识的学习，我们了解到现代通信的基本方式以及其原理。然而，如何将理论在实践中得到验证和应用，是我们学习当中的一个问题。而通过本次课程设计，我们在强大的MATLAB平台上对数字信号的传输系统进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。通过这次的课程设计，我们对信息和通信系统有了更进一步的认识，
