几个简单的simulink仿真模型

一频分复用和超外差接收机仿真目的熟悉Simulink模型仿真设计方式把握频分复用技术在实际通信系统中的应用明白得超外差收音机的接收原理内容设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号别离为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号别离采纳1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。要求采纳超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。原理超外差接收技术普遍用于无线通信系统中，大体的超外差收音机的原理框图如下图：图1-1超外差收音机大体原理框图从图中能够看出，超外差接收机的工作进程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现别离表达如下：混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所利用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可依照调整操纵电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中几回率，如此，同意信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成份确实是中几回率。其频谱搬移进程如以下图所示：图1-2超外差接收机混频器输入输出频谱中频放大：从混频模块输出的信号中包括了高频和中频两个频率成份，如此一来只要采纳中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，取得中频放大信号。解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。步骤1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波别离为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号别离为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如以下图所示：图1-2信源子系统模型图2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引发的传输衰减，别离以Gain1和Gain2模块别离对传输信号进行衰减，衰减参数别离为和。最后在信道中加入均值为0，方差为的随机白噪声，送入接收机。3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所利用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行操纵，设置SliderGain模块，使输入参数在500至1605可调，从而实现本振的频率可控。压控振荡器的本振频率设为465kHz，灵敏度设为1000Hz/V。4、混频后取得的信号送入中频滤波器AnalogFilterDesign1进行带通滤波，滤波器阶数设置为1，带宽为12kHz，中心频率为465kHz，从而滤出中频信号。5、对中频信号进行20倍的增益后，再次通过AnalogFilterDesign2进行中频滤波，进一步排除带外噪声。滤波器设置与前面相同6、通过中频滤波后，利用包络检波器进行检波（检波器的上限和下限值别离设置为inf和0），检波输出信号再通过带宽为6kHz的低通滤波器输出。7、设置系统仿真时刻为，仿真步进为，具体参数设置如以下图所示：图1-3模型仿真参数设置8、调整压控振荡器的操纵电压信号，观看接收波形的转变。并别离记录当输出波形为正弦波和三角波时的压控振荡器输出频率。图1-4系统仿真模型图结果画出接收机正确解调时的接收波形记录当别离解调出两路信号时，本振频率别离为多少给出接收信号频率与本振频率的关系式二PSK数字传输系统仿真目的进一步把握Simulink模型仿真设计方式深切明白得PSK技术的工作原理了解在PSK下采纳格雷码映射技术的优越性。内容试成立一个π/8相位偏移的8PSK传输系统，观看调制输出信号通过加性高斯信道前后的星座图，并比较输入数据以一般二进制映射和格雷码映射两种情形下的误比特率。原理多进制相移键控的特点：多进制相移键控是利用载波的多个相位来代表多进制符号或二进制码组，即一个相位对应一个多进制符号或是一组二进制码组。在相同码元宽度的情形下，M进制的码元速度要高，如在8PSK中，其码元速度为，为2PSK的3倍，因此，多进制相移键控具有更高的码速度。采纳不同的相位来代表多进制符号一共有两种不同的方案，别离是A方式相移系统和B方式相移系统，其相位矢量图图表示如下：图2-1两种方式下的相移系统多进制相移键控的抗噪声性能：关于多进制绝对移相（MPSK），当信噪比r足够大时，误码率可近似为关于多进制相对移相（MDPSK），当信噪比r足够大时，误码率可近似为图2-2不同M下的误码率曲线图格雷码映射：格雷码是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生转变。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。二进制码与格雷码的对照表如下所示：表2-1格雷码与自然二进制数比较十进制数自然二进制数格雷码十进制数自然二进制数格雷码0000000007011101001000100018100011002001000119100111013001100101010101111401000110111011111050101011112110010106011001011311011011步骤设置信号源为随机整数发生器，将M-arynumber设置为8，采样时刻为1e-3，信源输出的随机整数0~7通过二进制转换器转换为3比特二进制组后送入PSK基带调制器。在PSK基带调制器中，设置8PSK调制方式（M-arynumber设置为8），inputtype设置为Bit，星座映射设置为Binary或Gray，表示采纳直接映射或格雷码映射。相位偏移设置为pi/8，即采纳B方式的相移系统。将通过8PSK调制好的输出信号送入到AWGN信道，其中设置AWGN模块的Mode为：Variancefrommask，方差为。通过信道叠加了噪声后，将信号送入到M-PSK基带解调模块，解调方式与调制方式对应。别离将原始信号和通过8PSK解调后的信号进行并串转换后在ErrorRateCalculation中进行比较，取得系统的误码率，其中Buffer模块设置其输出的缓冲大小为1，ErrorRateCalculation的Outputdata设置为Port，其余依照默许设置。别离在8PSK通过信道前和通过信道后放置星座图显示模块，查看加入噪声后的信号星座图转变情形。图2-3系统仿真模型图结果1、别离观看当信道噪声方差和时，系统采纳一般二进制方式和格雷码方式时的信噪比，并说明其缘故。三用于载波提取的锁相环仿真目的把握锁相环的大体原理了解锁相环在载波提取中的作用了解平方环和科斯塔斯环的工作原理内容设计两个仿真模型，别离利用平方环和科斯塔斯环对抑制载波双边带调制的模拟信号进行相干解调。原理平方环设调制信号为m(t)中无直流分量，那么DSB信号为（3－1）接收端将该信号通过一个平方律部件后取得（3－2）在上式中的均值是基带信号的功率，是一个正的常数，因此上式中含有频率分量的谐波，用中心频率为的带通滤波器将这一谐波分量选出后，再通过锁相环选定，最后对锁相环VCO输出信号进行2分频即可恢复载波。平方环的原理框图如以下图所示：图3-1平方环载波提取原理框图科斯塔斯环利用平方环进行解调时，需要三个乘法器，且锁相环工作在载波的二倍频上。若是载波频率较高，锁相环将需要工作在相当高的频率上，致使本钱大大提高。因此，科斯塔斯环针对这一缺点进行了改良。本是采纳科斯塔斯环法提取同步载波的。科斯塔斯环又称同相正交环，其原理框图如下：图3-2科斯塔斯环原理框图在科斯塔斯环环路中，误差信号V7是由低通滤波器及两路相乘提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路的那么是压控振荡器输出经90o移相后的信号。两路相乘器的输出均包括有调制信号，二者相乘以后能够排除调制信号的阻碍，经环路滤波器取得仅与压控振荡器输出和理想载波之间相位差有关的操纵电压，从而准确地对压控振荡器进行调整，恢复出原始的载波信号。此刻从理论上对科斯塔斯环的工作进程加以说明。设输入调制信号为，那么（3－3）（3－4）经低通滤波器后，倍频项被滤除，输出别离为：将v5和v6在相乘器中相乘，得， （3－5）（3－5）中θ是压控振荡器输出信号与输入信号载波之间的相位误差，当θ较小时， （3－6）（3－6）中的v7大小与相位误差θ成正比，它就相当于一个鉴相器的输出。用v7去调整压控振荡器输出信号的相位，最后使稳固相位误差减小到很小的数值。如此压控振荡器的输出确实是所需提取的载波。步骤1、平方环载波恢复仿真模型的设计1）仿真步进设计为固定的，仿真计算采纳ode5算法，仿真时刻设置为8e-3。2）采纳相乘法产生抑制载波调制信号，其中，基带信号采纳频率为1KHz的正弦波信号，载波采纳频率为10KHz的正弦波，通过相乘器产生已调信号后送入噪声方差为的AWGN信道进行传输。3）在接收方，采纳乘法器Product1完成平方功能，并将输出信号通过中心频率为20kHz的二阶带通滤波器选出载波的二次谐波，滤波器通带可设置为19~21kHz。4）采纳Product2作为锁相环的鉴相器，为模拟真实情形，并非将VCO的中心频率完全设置为载波频率的2倍，而是增加一个小的差值，如设置VCO的中心频率为，操纵灵敏度为4000Hz/V。那么当环路进入锁按时，VCO的输出确实是稳固的载波二次谐波。5）将取得的载波二次谐波通过计数器进行二分频后取得恢复载波，计数器设置为上升沿触发，最大计数值为1，输出端为计数输出，输出数据类型为双精度。计数器的初始状态设置为0或1。6）相干解调模块可采纳ManualSwitch来选择理想载波或本地恢复载波来进行，低通滤波器截止频率依照基带信号频率进行设计。图3-3抑制载波双边带调制、平方环载波恢复及相干解调模型2、科斯塔斯环载波恢复仿真模型的设计1）仿真步进设计为固定的，仿真计算采纳ode5算法，仿真时刻设置为8e-3。2）采纳相乘法产生抑制载波调制信号，其中，基带信号采纳频率为1KHz的正弦波信号，载波采纳频率为10KHz的正弦波，通过相乘器产生已调信号后送入噪声方差为的AWGN信道进行传输。3）在接收方，将接收信号分两路与VCO输出的信号进行鉴相，并通太低通滤波器（2阶的巴特沃斯滤波器，截止频率为1KHz）4）VCO的中心频率设置为，压控灵敏度为8000Hz/V。5）零阶维持器的采样频率依照仿真模型采样频率设置6）利用AnalyticSignal模块进行希尔伯特变换，取得复数信号7）利用ComplextoReal-Imag将复数信号的实部，虚部份离出来，取得一对彼此正交的正弦输出抑制载波双边带调制的科斯塔斯环载波恢复和解调模型结果分析平方环载波提取系统的频率跟踪范围，并测试其频率跟踪特性。观看科斯塔斯环载波提取电路的载波恢复结果，并与发送方载波进行比较，观看二者之间的区别

四扩频通信系统的建模与仿真目的加深对扩频通信系统的明白得了解直接序列扩频通信系统的抗噪声能力熟悉扩频码在直序扩频中的作用内容设计一个完整的扩频通信系统模型，包括信号的产生，扩频，调制，解扩，解调和恢复的全进程，并通过信号的频谱对系统进行分析。原理直接序列扩频通信系统扩展频谱调制是指已调信号带宽远大于调制信号带宽的任何调制体制；在这种体制中已调信号的带宽大体上和调制信号带宽无关。直接序列扩频发射机框图如图4-1所示，二进制数据源通过乘法器与PN序列相乘，由于PN序列的码元持续时刻远小于数据源的码元持续时刻，因此取得的信号频谱将大大扩展，接下来将扩展了频谱的数字信号通过数字调制进行发送，取得发射的扩频信号。其中，发射信号的表达式为图4-1直接序列扩频的发射机系统结构直接序列扩频系统的信道和接收机结构如下图图4-2直接序列扩频的接收机系统框图接收方接收到的信号由扩频信号，噪声信号和干扰信号组成，由此能够取得接收信号的表达式：当接收机达到同步要求时，其本地扩频序列与发射机扩频序列相同。解扩也是以乘法器完成的，因此解扩输出信号为：由于扩频序列，故上式第一项为，后面两项属于宽频分量，能够通过滤波器滤除。步骤直接序列扩频发射机的设计：为保证频谱的滑腻，仿真参数如以下图所示：图4-3系统仿真参数设置1、二进制随机数发生器模块产生基带二进制信号，其采样时刻设置为，如此就能够够取得数据率为100bps的基带信号，由于扩频时，需要与数据率高于自己的扩频码相乘，因此通过RateTransition模块进行速度调整，并通过UnipolartoBipolarConverter模块进行双极性转换，取得双极性信号。2、扩频码由PN序列发生器产生，其中PN序列的生成多项式为[1000011]，初始状态设置为[000001]。由于采样时刻设定为1/2000，如此，就能够够产生数据率为2Kbps的扩频码3、利用乘法器进行扩频，然后将扩频信号送入到BPSK调制模块进行数字调制，并通过速度转换后依照1/8000的采样时刻进行采样维持（UnitDelay模块），最后通过频谱仪显示频谱4、为了观看扩频前的信号频谱，再将二进制基带信号通过采样，然后观看频谱，其中UnitDelay模块与第三步中的UnitDelay模块设置一致。图4-4直接序列扩频发射机仿真模型完整的直接序列扩频通信系统的设计与仿真将发射机模型封装为一个子系统，如以下图所示：图4-5扩频信号发射机子系统2、将直