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1、通信原理课程设计课题名称:用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析系别:计算机工程系姓名:李道斌学号:200500402034班级:通信051指导老师:沈宏琪2008年1月10 号摘要阐述了用SystemView软件实现通信系统仿真的方法,并以二进制移频键控（2FSK）为例,详细论述了仿真过程、仿真结果表明，通过用 SystemView 软件仿真，可以很方便得到 所设计电路的输出结果与分析波形。关键词：SystemView ；通信系统；仿真1 引言近二十年来,随着通信技术的发展,许多高校都开设了通信原理课 程。伴随着高校扩招带来的学生人数激增，使传统的通信原理实验箱 类硬件实验方法
2、受到挑战，虚拟实验的通信仿真软件受到越来越多的 的关注。动态系统仿真软件 SystemView 有教学中的应用进行了探讨 和研究，并给出的实际仿真电路和有关波形图。2 SystemView 的特点SystemView 是美国 Elanix 公司推出的基于 Windows 平台的动态系 统仿真软件。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 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
3、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
4、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。3 通信系统 FSK 仿真设计与分析FSK 是在数字信号调制中使用较典型的一种调制方式，其利用载 波的频率变化来传递数字信息 0 或 1。由于其实现起来较容易、抗噪 声与抗衰减的性能较好。因此，在中低速数据传输（传输速率在 1200bit/s 以下）中得到了广泛的应用。在二进制 FSK 中载波频率随着调制信
5、号 1 或 0 而变，1 对应载波频率fl, 0对应于载波频率f2.二进制FSK已调信号的时域表达式为- nTs） Jeos 2 0概率为F1概率为Pa 二耳=1tt 1概率为1 P w 0概率为1 p式中 san的反码g-码元波形Ts-码元周期FSK的两个不同的载波频率二进制 FSK 的调制器可以采用调频电路实现，也可以用键控法实现。解调器有相干解调和非相干解调，以下仿真的方法实现其过程。4 FSK 仿真设计与分析41 调制器仿真设计与分析调制器仿真设计原理，如图1 所示调频模块Fm调频法|信号源f2IfII信粵谚f II1StemView by ELANIX|2FsK调制器Sys铤tn花軒
6、仿真电路JIIIL .iiiiiiI I11随机信号东生器.JI1IIII IIIIIIL_iii_H |键控法；I键控开关 丁 【图 1 2FSK 调制器 SystemView 仿真电路图具体参数为:信号源码fl为正弦波,幅度为IV,频率为50HZ,相位为0.信号源码f2为正弦波,幅度为IV,频率为100HZ,相位为0. 随机信号发生器为 PN 序列, 幅度为 500e-3V, 偏值为 500e-3V, 频率为 10HZ, 电平数为 2, 相位为 0.调频模块为 FM 频率调制, 载波幅度为 1V, 频率为 50HZ, 相位为 0, 调制 增益为 50HZ/V.键控开关为单刀双掷开关, 输出
7、延时为 0S 阀值为 100e-3V.调频法:在SystemView中二进制数据用伪随机序列PN Seq仿真出 随机的 0,1 二进制数字信号, 通过调频器 FM 调制,0 对应 50HZ,1 对应 100HZ. 幅度 A 均为 1V.键控法:在SystemView中二进制数据用伪随杨序列PN Seq仿真出 出随机的 0,1 二进制数字信号, 作为键控开关的控制信号 , 0 对应 50HZ,1 对应 100HZ. 幅度 A 均为 1V. 仿真后的波形见图 2.0(a)模拟调频法2FSK仿真输出波形System View(b)键控法2FSK仿真输出波形SystnView3PU-二dury(c)输
8、入的随机信号图 2 2FSK 调制输出波形 一般说来,键控法得到了两个键控频率的相位是与二进制数据序列无 关的,反映在输出波形上，仅表现出 f1 与 f2 的相位是不连续的；而 用模拟调频法时fl与f2的相位是连续的。由图中可见，模拟调频法 2FSK 输出波形是连续的;键控法输出波形是不连续的,这与理论分析 结果相吻合.4.2 解调器仿真设计与分析4.2.l 非相干解调实现2FSK 非相干解调器仿真设计原理如图 3 所示.设计解调电路时, 先将调制后带有高斯噪声的信号分别送入带通滤波器,由带通滤波器 将 l00HZ 和 l50HZ 信号分开 , 其带通滤波通带宽度分别设计为 80-130HZ和
9、120-170HZ;然后送入半波整流器、低通滤波器，再经过 比较器比较、整形，信号就解调还原成传输的伪随机信号。选用合适的器件实现包络检波器的功能， 2FSK 信号用包络检波 法解调，包络检波器可由半波整流器与低通滤波器串联实现其功能。半波整流器的功能描述为送所设置的零位点当空取0时，其功能为工&）工（r）孑0了=0”） ew(b) 解调后的波形图 5 输入信号波形与 2FSK 非相关解调输出波形4.2.2 相干解调实现相干解调实现图与图 3 基本相同,只要将半波整流器位置分别换 为相干解调器即可 ,但相干解调器的解调源要的载波源对应相同 ,其 输出结果同图 5.运行上述系统后,在分析窗口中得
10、到的结果可以看出,解调后的信 号与输入的伪随机序列相仿5 结束语通过输入输出波形的对比,可知 SystemView 仿真电路图设计是 否正确.使用 SystemView 可方便、快捷地实现各种通信系统的仿真设 计实验，根据各模块的对话窗口依照设计需要设置合理参数,通过分 析窗口观测相应波形,同时可以对系统进行分析调试 ,并验证系统的 正确性.比用硬件进行通信工程实验节省经费、易改变实验内容，在 高校中采用此种实验，可让学生发挥想像力设计实验，通过分析实验 结果，可方便纠正错误。不断改进实验，从而激发学生的创新意识。6 参考文献：1 罗卫兵,孙桦,张捷. SystemView 动态系统分析及通信系统仿 真设计M.西安:西安电子科技大学出版社,2001:3-5.2 樊 昌 信 . 通 信 原 理 教 程 M. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社,2004:127-128.3 曹志刚,钱亚生.现代通信原理M.北京:清华大学出版 社,1992:254-256.4 李东生，左洪浩.Sys temView系统设计及仿真入门与应用M. 北京:电子工业出版社,2002:120-156.5 青松, 程岱松, 武建华, 等. 数字通信系统的 SystemView 仿真与 分析M.北京;电子工业出版社,2001:53-135.
