课程设计_用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析通信原理课程设计.doc

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:电子科学与技术姓名:王志强 学号:200710330114班级:电子一班指导老师:付莉 2009年12月29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号1或0而变，1对应载波频率f1，0对应于载波频率f2.二进制FSK已调信号的时域表达式为 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所示图1 2FSK调制器SystemView仿真电路图具体参数为:信号源码f1为正弦波,幅度为1V,频率为50HZ,相位为0.信号源码f2为正弦波,幅度为1V,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.(a)模拟调频法2FSK仿真输出波形(b)键控法2FSK仿真输出波形(c)输入的随机信号图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,f1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4.2.1 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100HZ和150HZ信号分开,其带通滤波通带宽度分别设计为80-130HZ和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选用的模拟滤波器为低通滤波器，截止频率设置为5HZ。这样设置后通过包络检波的两路信号波形如图4所示。图3 2FSK非相干解调器SystemView仿真电路图具体参数为:信号源码f1为正弦波,幅度为1V,频率为100HZ,相位为0.信号源码f2为正弦波,幅度为1V,频率为150HZ,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.高斯噪声标准差为0.15V,均值为0V.延时时间为150e-3切比锲夫带通滤波器1下限频率为80HZ,上限频率为130HZ.切比锲夫带通滤波器2下限频率为120HZ,上限频率为170HZ.切比锲夫低通滤波器1截至频率为5HZ.切比锲夫低通滤波器2截至频率为5HZ.(a) 半波整流器1输出波形(b) 半波整流器2输出波形图4 包络检波的两路信号波形(a) 输入的伪随机序列(c)调制波形(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