江苏大学随机信号课程设计

1、 J I A N G S U U N I V E R S I T YEDA课程设计报告 学院名称：计算机学院 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 2013年7月3日目录1、 摘要22、 概述3 1、课程设计目的3 2、课程设计内容3 3、前期准备工作3三、总结与展望10 11摘要SystemView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System View，

2、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System View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（Main Library）及专业库(Optional Library)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（R

3、F/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。System View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。System View的另一重要特点是它可以从各种不同角度、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如幅频特性（伯特图）、传递函数、根轨

4、迹图等之间的转换。在系统设计和仿真分析方面，System View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。System View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Core Generator配套，可以将System View系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件；另

5、外，System View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。概述一、 课设设计目的通过EDA课程设计，在学习EDA仿真软件SystemView使用方法的基础上，掌握最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计。二、 课设设计内容以SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计一书第一章、第二章、第四章为参考资料，设计常规双边带调幅、超外差收音机仿真电路，并进行电路仿真及分析。三、 前期准备工作以SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计一书第一章、第二章为参考资料，学习了仿真软件的基本使用方法，完成了以下练习题：1.1

6、试用频率分别为f1=200HZ、f2=2000HZ的两个正弦信号源，合成一调制信号y(t)=5sin(2f1t)*cos(2f2t)，观察其频谱与输出信号波形。注意根据信号的频率选择适当的系统采样数率。仿真电路图：波形图如下：分析：频率为200HZ 的信号与频率为2000HZ的信号相乘，相当于在频域内卷积，卷积结果为两个频率想加减，实现频谱的搬移，形成1800HZ和2200HZ的信号。1.2将一正弦信号与高斯噪声相加后观察输出波形及其频谱。由小到大改变高斯噪声的功率，重新观察输出波形及其频谱。仿真电路图：波形如下：功率为100W：功率为1000W：结果分析：原始信号的频率为1000HZ，在加入

7、均值为0方差为1的高斯噪声后，其波形发生严重失真，输出信号的各频率分量上的功率发生不规则变化。1.3已知DTMF双音频编码器的低组频率为697HZ，770HZ,852HZ,941HZ,高组频率为1209HZ,1336HZ,1477HZ,1633HZ,试合成09、*、#的双音频，并使用接收器图符中的单声道音频文件(8bit wav)输出，通过计算机的声卡输出声音，与实际输出的声音比较。注意，在输出端应加入一定的增益来放大波形。仿真电路图：波形图如下：生成的音频文件如下：结果分析：该电路是电话机的按键仿真电路，当两个不同频率的信号，以697HZ和1209HZ为例，两个信号相加经过一个音频输出器件产

8、生一个wav音频文件。2.1在设计区放置两个信号源图符，将其中一个定义为周期正弦波，频率为20KHZ，幅度为5V，相位为/4；另一个定义为高斯噪声，标准方差为1，均值为0。将两者通过一个加法器图符连接，同时放置一个实时接收计算器图符，并连接到加法器图符的输出，观察输出波形。仿真电路图：波形图如下：结果分析： 频率为20KHZ的原始信号在加入高斯噪声之后，其波形图与频谱图都发生了变化，具体结果如上图所示，由图可得出加噪后的信号各频率分量上的功率发生了变化。2.2试定义一个线性系统算子，将其设置为一个“Analog”类型的5极点“Butterworth”低通滤波器，截止频率为3000HZ。如下题所

9、示。2.3将练习题2.1中定义的高斯噪声通过练习题2.2定义的低通滤波器滤波后与练习题2.1中定义的正弦波相乘，观察输出波形。仿真电路图：波形图如下：结果分析： 高斯噪声信号在经过一个低通滤波器后，输出频率最高位3000HZ的信号，与频率为20KHZ的信号相乘，在频域进行频谱的搬移，输出信号的频率近似为17KHZ23KHZ。最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计以SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计一书第四章为参考资料，进行了以下设计。1. 常规双边带调幅电路仿真1） AM调制原理：任意的AM已调信号可以表示为Sam（t）=c(t)m(t),当m(t)=A0+f(t)

10、,c(t)=cos(wct+0)，且A0不等于0时，称为常规条幅，其时域表达式为Sam（t）=c(t)m(t)=【A0+f（t）】cos(wct+0)其中，A0是外加的直流分量；f(t)是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号；wc=2fc为载波信号的角频率；0为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为0。（原理框图如下所示）2） 常规双边带调幅电路设计步骤 根据原理图选择必要的仿真电路设计器件（信号发生器、放大器、滤波器等） 根据电路要求，进行器件参数的设定 连线 运行电路，观察各信号的波形和频谱图，并更改参数对比结果，得出结论SystemView仿真电路图如下：3） 仿真结果及分析：

11、 左下图为调制信号，右下图为已调制信号，加入噪声信号后，信号波形发生变化，如右上图所示，信号经过本振与低通进行解调，输出的波形如由上图所示，解调出来的信号与原信号相比发生了波形失真，其频谱如右中图所示。2. 超外差收音机电路仿真1） 超外差接收机的工作原理通常的AM中波收音机覆盖的频率范围为5401700KHZ，中频（IF）频率fIF为455KHZ。商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。本地振荡器（简称本振）的典型设置都高于所希望解调的RF信号，即所谓高边调谐。输入滤波器用于抑制所不希望的信号和噪声，更重要

12、的是去除与期望频率和解调中频频率fIF有关的镜像频率2fIF信号。固定的中频滤波器用于提高收音机的接收选择性。通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小。世纪的收音机电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，由此产生的增益衰减可增加以及增益后再检波。（原理框图如下所示）2） 超外差收音机电路设计步骤 根据原理图选择必要的仿真电路设计器件（信号发生器、扫频器、二极管包 络检波器等） 根据电路要求，进行器件参数的设定 连线 运行电路，观察各信号的波形和频谱图，并更改参数对比结果，得出结论SystemView仿真电路图如下：3） 仿真结果及分析本电路图采用频率分别为30KHZ、40KHZ、50KHZ的在波分别与三个扫频信号进行调制，得出三个已调制信号同时与本振信号（频率为40+20=60KHZ）相乘，在频域相当于进行频谱的搬移，使频率为40KHZ的信号恰好搬移到20KHZ的中频信号上，相乘信号经过带通滤波器后输出20KHZ的中频信号，在经过二极管包络检波器和低通滤波器输出低频信号，此低频信号恰好就是以40KHZ为载频的调制信号，其带宽为4KHZ。四、 总结与展望经过一个星期的学习与实践，我对EDA仿真软