SystemView在通信工程实验中的应用

1、SystemView在通信工程实验中的应用绍溴(学院物理系，336000)摘要SystemView 是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，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求.利用SystemView开设通信工程仿真实验室，可以弥补我校实验经费不足的状况，改善我校通信工程的教学，同时改变旧的教学方式，适应当今高速发展的社会对掌握高新技术的人才的需要 ， 使学生真正适应社会需要.关键词通信工程；计算机仿真；SystemView中图分类号TN91文献标识码A 文章编号1671 - 380X (2005) 02 - 0023 - 03A

2、pplicati on of SystemView In Commu ni cati on Engin eeri ng Experime nt CHEN Shao - xiu(Physics department , Yichun University Yichun336000 China)Abstract :SystemView is a comprehe nsive dyn amic systems an alysis en viro nment for thedesig n and simulati on of engi2neering or scientificsystems 1 Fr

3、om analog or digital signal processing , filter design ,con trol systems , and commu ni cati onsystems to general mathematical systems modeling , SystemView provides a sophisticated analysis engine1 Using Sys 2temView can make up the conditionour school experiment budget shortage , improving theteac

4、hi ng commu ni cati on engi2n eer ing , and cha nging old teach ing method , adapt to the society that now high speed developme nt , make stude nt real to adapt to the society dema ndKey Words :Commu ni cati on Engin eeri ng ; Computer emulati on ; SystemView1 概述通信工程是我校根据市场需求新开办工科专业，学校为了办好该专业，在资金非常紧

5、的情况 下，尽最大努力投资购置了该专业急需的基础实验 设备.但是由于经费的原因，实验设备离该课程学 习的要求还有较大的差距.充分利用实验室开设必 要的实验课来辅助学习对提高通信工程的各专业课 学习的效率是非常必要的和非常有效的.根据我校目前的教学实际情况看，学校还必须增设或加强专 业基础课实验教学，以提高学生实际操作开发能 力.但开设传统的实验课程存在以下三方面的问题：第一、还需要大量的资金投入，以购置和维护 新的实验仪器设备第二、需要配备专门的实验室和专门的辅导教师，引起教学成本的急剧增加第三、用传统的实验手段学习开发设计，由于受设备条件的限制，灵活性很差，不利于教学与社 会需求接轨，不能适

6、应当今高速发展的社会对掌握 高新技术的人才的需要.为改善本科生及今后研究生教学状况，用现代 化的手段从根本上改变旧的教学方式，以使学生 真正适应社会需要.用网络计算机教学不失为一个 明智的选择.只要建立一个计算机机房，将计算机 联网，便能开设多门实验课程，同时，信息时代的 网络化教育将使旧的教育思想彻底改变，使我们的教育水平跟上发达国家.从目前我国通信教育的实际情况看，Sys 2temView系统仿真仿真技术在通信工程领域的应用 已越来越广泛，自96年在中国推出SystemView产23 -收稿日期:2004 - 09 - 01计算机技术应用Vol. 27 ,No. 2作者简介：绍溴(1946

7、 -),男，古田人，大学，教授，研究方向：电子技术应用第27卷第2期2005年4月学院学报Journal of Yichun University(natural science)Apr. 2005品以来，已经有包括清华大学、大学等近 100 所院校及天文台、国家授时中心、总参、 电子部、航天部、华为、 UT等10多家单位 成为SystemView的用户.SystemView 被广泛用于通 信原理设计等教学及通信、控制、雷达、信号处理 等科研项目或产品的设计.这是因为SystemView是 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，是一个强有力的动态系统分析工 具，能满足从数

8、字信号处理、滤波器设计、直到复 杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求.Sys 2temView提供一种可视化、动态的系统模式.利用 功能元件库中的Token来代表某一种处理过程，在 SystemView系统窗口中完成系统或子系统的设计 设计的过程便是在系统窗口中从不同的元件库中选 择Toke n并在设计区域域中连接同时设置每一个 Token的参数,控制系统的起始时间、中止时间、 采样频率，最后从分析窗中分析结果，从而达到设 计系统、分析系统的目的.2 SystemView应用实例作为SystemView应用的一个例子，演示一个用 一阶锁相环(PLL)实现的FM解调器见图1.图1 : PLL调

9、频信号解调器其中FM调制器(图符1)参数为：Amp = 1Freq = 10 Hz Phase = 30 deg Mod Gain = 1 ;调制 器的输入的是伪随机序列(图符0)参数为：Amp =1 Rate = 1 Hz Levels = 2 Phase = 0 deg ; 解调 用的锁相环(图符2)参数为：VCO Freq = 10 Hz ,VCO Phase = 0 , deg Mod Gain = 10 , L PF BW =40 Hz , Loop Fltr = 1 ; 0 ; 0 , Output 1 = Fre2 que ncy , Output 2 = Phase ;锁相环后

10、面是线性贝 塞尔低通滤波器(图符5)参数为：8 Poles F c = 4 Hz ;滤波器后面是增益为10的线性放大器(图符 6),最后是输出显示部分(图符4).锁相环鉴频工作原理：可以简单地认为压控振 荡器频率与输入信号频率之间的跟踪误差可以忽 略.因此任何瞬时，压控振荡器的频率CO v ( t) 与 FM波的瞬时频率O FM ( t ) 相等.FM波的瞬时角 频率可表示为CO FM ( t)=3 0 + Kyf ( t)假设VCO具有线性控制特性，其斜率Kv (压控灵敏度)为(弧度/秒伪，而VCO在 Sd ( t )= 0时的振荡频率为o o',则当有控制电压时，VCO 的瞬时角频

11、率为O v ( t)= O 0 ' + KvS d ( t)令上两式相等，即O v ( t) O FM( t), 可得 Sd ( t)=O 0 - O 0 'Kv+kfkvf ( t)其中O o为FM波的载频，O o'为压控振荡器的固 有振荡频率，两者皆为常数.因此上式第一项为直 流项，可用隔直元件消除，或者开始时已经把压控 振荡器的频率调整为oo = o o'.因此上式还可进一步写成Sd ( t)kfkvf ( t)可见，锁相环输出，除了常系数Kf / Kv之外，近 似等于原调制波形f ( t ),因而达到频率解调的目的锁相环解调器的仿真的结果见图2 ,图2

12、:锁相环解调结果和输入信号比较 由图2可看出ViewSystem强大的仿真功能， 3 结论 从应用实例可以看出 SystemView具有以下优 占.八、311 能仿真大量的应用系统24 -第2期学院学报（自然科学）第27卷SystemView能仿真大量的应用系统是由于Sys2temView包含大量的资源，主要包括几百种信号源、 接收端、操作符和功能块，能提供从DSP通信、 信号处理、自动控制、直到构造通用数学模型等的 应用.这些资源允许用户有选择地增加通讯、逻 辑、DSP和射频/模拟功能模块.特别适合无线电 话（GSM , CDMA , FDMA , TDMA , DSSS ） 、无绳 、寻呼

13、机和调制解调器以及卫星通信系统 （GPS , DVBS , L EOS ） 等的设计；能够仿真 （C3 x , C 4 x等）DSP结构；可进行各种系统时域 /频域分析和谱分析；对射频/模拟电路（混合器， 放大器，RLC电路和运放电路）进行理论分析和 失真分析.312 快速方便的动态系统设计与仿真使用熟悉的Windows界面和功能键，Sys 2 temView可以快速建立和修改系统，并在对话框 快速访问和调整参数，实时修改实时显示.用鼠标 点击图符即可创建连续线性系统、DSP滤波器，并输入/输出基于真实系统模型的仿真数据.不用 写一行代码即可建立用户习惯的子系统库（Meta 2System）.

14、信号源和接收端图标允许在SystemView部生成和分析信号,并提供可外部处理的各种文件 格式和输入/输出数据接口 .313 在报告中方便地加入SystemView的结论 SystemView通过Notes （注解）很容易在屏幕上描述系统；生成的SystemView系统和输出的波形图 可以很方便地使用复制（copy）和粘贴（paste） 命 令插入微软word等文字处理器.314 多速率系统和并行系统 SystemView允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化FIR滤波器的执行.这种特性尤其适 合于同时具有低频和高频部分的通信系统的设计与 仿真，有利于提高整个系统的仿真速度，而在局部 又不会

15、降低仿真的精度.同时还可降低对计算机硬 件配置的要求.315 完备的滤波器和线性系统设计SystemView包含一个功能强大的、很容易使用 的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系 统的环境，还包含大量的FIR/IIR滤波类型和FFT类型，并提供易于用DSP实现滤波器或线性系统 的参数.316 先进的信号分析和数据块处理SystemView提供的分析窗口是一个能够提供系 统波形详细检查的交互式可视环境.分析窗口还提 供一个能对仿真生成数据进行先进的块处理操作的 接收计算器.接收计算器块处理功能十分强大，容也相当广泛，完全满足通常所需的分析要求.这 些功能包括：应用DSP窗口，余切，自动关联

16、， 平均值，复杂的FFT ,常量窗口，卷积，余弦，交叉关联，习惯显示，十进制，微分，除窗口，眼 图模式，功能比例尺，柱状图，积分，对数基底， 求模,相位，最大最小值及平均值，乘波形，乘窗 口，非，覆盖图，覆盖统计，自相关，功率谱，分 布图，正弦余弦，平滑（移动平均），谱密度，平 方，平方根，窗口相减，波形求和，窗口求和，正 切，层叠，窗口幕，窗口常数等.SystemView 还提 供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形.部数据的图形放大，缩小、滚动、谱分析、标尺以 及滤波等，全都是通过敲击鼠标器实现的.317 可扩展性SystemView允许用户插入自己用 C/ C + +编写 的用户代码库，插入的用户库自动集成到 Sys2 temView中，如同系统建的库一样使用.318 完善的自我诊断功能SystemView能自动执行系统连接检查，通知用 户连接出错并通过显示指出出错的图符.这个特点对用户系统的诊断是十分有效的 综上所述,使用SystemView仿真系统不仅可以 代替通信工程专业实验的一些基本实验，而且由于其模块参数的修改非常方便，可以灵活构成各种各 样