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1、通信原理课程设计报告专业班级：11通信工程（1）班姓名：学号：指导老师：高法钦、汪弘日期：2014年1月9号引言1第一章课程设计内容概述11.1 Systemview简述11.2 AM超外差收音机简述31.3 2DPSK简述3第二章任务一AM超外差收音机的设计42.1 实验目的42.2 实验内容42.3 实验原理42.4 超外差接收机构造52.5 实验结果及分析52.5.1 AM超外差收音机仿真模型参数设置-52.5.2 系统各部分仿真波形6第三章任务二二进制差分相位键控（2DPSK的调制和解调错误！未定义书签。3.1 实验目的错误！未定义书签。3.2 实验内容错误！未定义书签。3.3 实验原
2、理103.3.1 2DPSK键控法调制原理3.3.2 相干解调法实验原理113.4 系统组成、图符块参数设置及仿真结果123.4.1 键控法调制错误！未定义书签。3.4.2 相干解调法实验设计及结果错误！未定义书签。第四章实验总结与心得体会20参考文献20引言通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课。如何加强理论课程的学习,加深学生对本课程中的基本理论知识及基本概念的理解，提高学生理论联系实际的能力，如何培养学生实践动手能力和分析解决通信工程中实际问题的能力是通信原理教学的当务之急,而通信原理A课程设计课程就是一种重要的教学手段和途径。通过课程设计实践，不仅要培养学生的实际动手能力，
3、检验学生时本门课学习的情况,更要培养学生在实际的工程设计中查阅专业资料、工具书或参考书，掌握工程设计手段和软件工具，并能用设计报告表达设计思想和结果的能力,培养学生事实求是和严肃认真的工作态度。通过设计过程，要求学生熟悉和掌握通信原理的基本原理和方法，使学生得到通信系统开发应用方面的初步训练让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练掌握SystemVieW仿直分析通信系统性能的方法以Sy&mV汨v是一种可视化仿真工具，是实现动态系
4、统建模、仿真和分析的一个集成环境，广泛运用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真巾，用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。SysremView的主要特点在于使用户可以通过简单的鼠标操作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以马上看到改变参数后的结果,从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。第一章课程设计内容概述1.1 Systemview简述2SystemView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
5、码即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(MainLibrary)及专业库(OptionalLibrary)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器
6、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不
7、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一如幅频特性(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CoreGener
8、ator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。1.2 AM超外差收音机简述超外差式收音机是指输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。如果把收音机收到的广播电台的高频信号，都变换为一个固定的中频载波频率（仅是载波频率发生改变，而其信号包络仍然和原高频信号包络一样），然后再对此固定的中频进行放大，检波，再加上低放级，功放级，就成了超外差式收音机。超外差式是与直放式相对而言的一种接收方式，超外差式收音机能把接收到的频率不同的电台信
9、号都变成固定的中频信号（465kHz）,再由放大器对这个固定的中频信号进行放大。它的优点是灵敏度高，选择性好，音质好（通频带宽）工作稳定（不容易自激），它的缺点是镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号）较大，存在假响应（变频电路的非线性），但这并不影响它的广泛应用，现在大部分的收音机都是超外差的。1.3 2DPSK简述现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，
10、则产生二进制移相键控（2PSK）信号。因为在调制过程中，2PSK调制容易出反向工作问题，影响2PSK信号长距离传输。为克服此缺点，并保持2PSK信号的优点，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控体制10二进制差分相移键控简称为二相相对调相，记作2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。这说明解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破
11、坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就避免了2PSK方式中的倒”现象发生。由于相对移相调制无反问工作”问题，因此得到广泛的应用。单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列(绝对码)变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。这就为2DPSK信号的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径实现的方法。第二章任务一AM超外差收音机的设计2.1、 实验目的：(1)了解超外差收音机的电路组成、工作原理和特点；(2)分别从时域、频域视角观测超外差收音机中的基带信号、载
12、波及已调信号；(3)熟悉系统中信号功率谱的特点。2.2、 实验内容：以扫频信号作为系统输入信号。(1)采用调幅实现信号的传递；分别观测接收机输入端(混频前)、混频后、检波后的信号波形和频谱；比较输入基带信号和检波输出信号的波形和频谱。(2)获取主要信号的功率谱密度。2.3、 实验原理：超外差接收技术广泛用于无线通信系统中。图1-1所示的是一个基本的超外差收音机的原理框图。本撮源 一 频 小黑中A频出,音输图1-1超外差收音机原理框图通常的AM中波广播收音机覆盖的频率范围为540-1700KHZ,中频IF频率为455KHZ。商业广播发射采用常规调幅，调制度为1,且发射功率大，因此收音机为节省成本
13、、减小体积，一般解调器采用最佳简单的二极管包络检波。本地振荡的典型设置都高于所希望的RF信号。输入滤波器用于滤除干扰信号和噪声、以及镜像频率2%信号。实际电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，增加一级增益后再检波。2.4、 外差接收机构造超外差接收机主要由下列几个部分组成前置放大器前置放大器的作用是放大调变的频率信号，过滤其他频率的信号。通常由一个可变电容和固定电感组成的滤波电路和一个电晶体放大线路组成。收音机的前置放大器的调幅波段通常是540千赤J兹（KHz）至1600千赫兹（KHz）。可变振荡器可变振荡器由一个固定电感和可变电容加电晶体组成的一个可变频率的振荡器。可变振荡器的可变电容和前置放
14、大器的可变电容，必须同步地变化。同步功能是依靠双联可变电容器形成的。当收音机的前置放大器的波段通常是540千赫兹（KHz）至1600千赫兹（KHz）时，内部振荡器的频率范围是995千赫兹（KHz）到2075千赫兹（KHz）0可变电容有机械式可变电容，压电式可变电容等。中频放大器中频放大器的作用是将前置放大器和可变振荡器混合后产生的其他频率的信号过滤，仅将以中频=455千赤J兹（KHz）为中心的频带放大。中频放大器的主要元件是两个455千赤J兹（KHz）的中频带通滤波器。中频带通滤波器（有时也叫中频变压器）对于以455千赫兹为中心的频带以外的信号有不错的滤波。一般中频放大器的放大倍率为30-60
15、分贝（dB）,如不采取适当的屏蔽，过高的放大倍率可能会引起正回授振荡。较高阶的接收机的有时利用到二级的中频放大器以加强放大倍率和选择性，第一级中频放大器将信号变为较高的中频，然后经过第二级中频放大器（带有另一个振荡器）变为低的中频。这种架构的中频放大器具有很高的放大倍率。音频放大器经过中频放大器过滤和放大的信号，由检波二极体检波后（实际上就是把信号进行半波整流）剩下音频的信号，再经功率放大器放大送入扬声器发出声音。2.5、 实验结果及分析2.5.1 AM超外差收音机仿真模型参数设置：为节省仿真时间，本任务不要求按实际的540-1700KHz的频率覆盖范围和455KHz中频频率设计，而是可以采用20KHz作为IF。另外设30KHz,40KHz,50KHz三个载波频率的发射信号（模拟三个电台），模拟调制信号的带宽为5KHz以下。设希望接受的频率为第二个电台的频率40KHz,则本振应为40+20=60KHz。带通滤波器通带范围为15K25KHz,低通滤波器截止频率为5KHz。T 区.虎SystemView by ELANIX图1-2AM超外差收音机仿真模型收音机仿真结果及其性能的分析，可以通过SystemView测量2.5.2 系统各部分仿真波形如下：a*13E3mwfflnrn口刖甲w丽丽efww即neb
