基于SystemView的模拟调制系统的仿真.doc

1、基于SystemView的模拟调制系统的仿真目 录一 论文正文1 引言12 软件SystemView的介绍22.1 概述22.2 SystemView仿真系统的优点23 模拟调制系统的设计与分析43.1 AM调制43.1.1 AM调制解调原理43.1.2 AM调制解调仿真电路53.1.3 AM调制解调仿真仿真波形63.1.4 AM调制系统仿真结果分析83.2 DSB调制83.2.1 DSB调制解调原理83.2.2 DSB调制解调仿真电路83.2.3 DSB调制解调仿真波形93.2.4 DSB调制解调仿真结果分析103.3 SSB调制103.3.1 SSB调制解调原理113.3.2 SSB调制解

2、调仿真电路113.3.3 SSB调制解调仿真波形123.3.4 SSB调制解调仿真结果分析144 总结14参考文献15谢辞16二 附录1任务书172中期检查报告193指导教师指导记录表204结题报告225成绩评定及答辩评议表246答辩过程记录（附页）26基于SystemView的模拟调制系统的仿真摘要：随着通信技术的发展，通信系统也日趋复杂。在通信系统的设计研发过程中，通信系统的软件仿真已成为必不可少的一部分。本文介绍了一种可用于CAI动态设计和分析的软件SystemView，并对其进行了简单的介绍。应用此软件对通信系统中AM、DSB、SSB信号进行设计仿真，方便的得到了所设计电路的输出结果与

3、分析波形，并对这三种信号的仿真结果与输出波形进行了对比分析。关键词：通信原理；SystemView；AM；DSB；SSBThe simulation of modulation system based on SystemviewAbstract: with the communication technology developing rapidly, communication system also becomes complicated. In the design of communication system and developing process, the communic

4、ation system of software simulation has become an essential part. This paper introduced a kind of software which can be used for the dynamic design and analysis of CAI,and the SystemView simulation were simply introduced here.By using the software of SystemView,the AM,DSB,SSB signals of the communic

5、ation system were designed and simulated, and we got the results of the designed simulation and the analysis of the circuit output waveform conveniently.Then the simulated results and the output waveforms of the three kinds of signals were compared and analysed .Keywords: communication principle; Sy

6、stemView; AM;DSB;SSB 目 录1 引言12 软件SystemView的介绍22.1 概述22.2 SystemView仿真系统的优点23 模拟调制系统的设计与分析43.1 AM调制43.1.1 AM调制解调原理43.1.2 AM调制解调仿真电路53.1.3 AM调制解调仿真仿真波形63.1.4 AM调制系统仿真结果分析83.2 DSB调制83.2.1 DSB调制解调原理83.2.2 DSB调制解调仿真电路83.2.3 DSB调制解调仿真波形93.2.4 DSB调制解调仿真结果分析103.3 SSB调制103.3.1 SSB调制解调原理113.3.2 SSB调制解调仿真电路11

7、3.3.3 SSB调制解调仿真波形123.3.4 SSB调制解调仿真结果分析144 总结14参考文献15谢辞16171 引言通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。有调制器，接收端要有解调器，这就用到了调制技术，调制可分为模拟调制和数字调制，模拟调制。模拟调制常用的方法有AM调制、DSB调制、SSB调制；数字调制常用的方法有BFSK调制等。经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和

8、传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。 随着通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂。因此，在通信系统的设计研发过程中，通信系统的软件仿真已成为必不可少的一部分。目前，电子设计自动化EDA(Electronic Design Automatic)已成为通信系统设计的主潮流。为了使复杂的设计过程更加便捷高效，使得分析与设计所需的时间和费用降低。美国Elanix公司推出的基于PC机Windows平台的SystemView动态系统仿真软件，是一个比较流行的，优秀的仿真软件1。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

9、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

10、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。2 软件SystemView的介绍2.1 概述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

11、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

12、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。使用SystemView,我们不用关心项目的设计思想和过程，而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。我们只用鼠标点击器图标即可完成系统的建模、设计和测试，而不用学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。2.2 SystemView仿真系统的优点1.能仿真大量的应用系统。能在DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量的可选择的库，

13、允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。特别适合于无线电话、无绳电话、调制解调器以及卫星通信系统等的设计；课进行各种系统是与/频域分析和谱分析；对射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。2.快速方便的动态系统设计与仿真。SystemView图标库包括几百种信号源、接收端、操作符合功能块，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应用。信号源和接收端图标允许在SystemView内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。3.在报告中方便地加入SystemView的结论。SystemView通过Notes(注释)很容易在屏幕上描述

14、系统；生成的SystemView系统饿输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令插入微软word等文字处理器。4.提供基于组织结构图方式的设计。通过利用SystemView中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，SystemView能很容易地建立复杂的系统。5.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痛ixnxitongd而设计于仿真，有利于提供整个系统的仿真速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可以降低对计算机硬件配置的要求。6.完备的滤波器和线性系统设计。

15、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。7.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岁仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器。SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。内部数据的图形放大、缩小、滚动、谱分析、标尺以及滤波等，全部都是通过敲击鼠标器实现的。8.课扩展性。SystemView允许用户插入自己用C/C+编写的

16、用户代码库，插入的用户库自动集成到SystemView中，如同系统内建的库一样使用。9.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。总之，SystemView的设计者希望它成为一种强大有力的基于个人计算机的动态的通信系统仿真工具，以实现在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真2。3 模拟调制系统的设计与分析模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，本毕业设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制，SSB调制3。线性调制的一般原理：载波：

17、调制信号：式中基带信号。乘法器图3-1线性调制系统的一般模型线性调制器的一般模型如图3-1 在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应，便可以得到各种线性调制信号。线性解调器的一般模型如图3-2: 解调器带通滤波器加法器图3-2线性解调系统的一般模型其中已调信号，信道加性高斯白噪声。3.1 AM调制3.1.1 AM调制解调原理标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅(AM)。假设调制信号的平均值为0，将其叠加一个直流分量后载波相乘(图3-3)，即可形成调幅信号。其时域表达式为式中：为外加的直流分量；可以是确知信号，也可以是随机信号。设计的AM调制模型如图3-34加法器乘法器 图3-3 AM调制模型本

18、电路采用了相干解调的方法进行解调，其组成方框图如图3-4乘法器低通滤波器图3-4相干解调法组成框图3.1.2 AM调制解调仿真电路根据以上原理用SystemView仿真出来的电路图如图3-55图3-5 AM调制系统的仿真图(1)元件参数配置 Token0: 基带信号，频率为10HZ，幅值为1V；Token2、6：相乘器；Token3、4：相加器；Token7：低通滤波器，截止频率10HZ, 极点数为2；Token8：正弦波，频率为450HZ，幅值为1V；Token9、10、11、12：信号分析点观察窗；Token13：载波信号，频率为450HZ, 幅值为1V；Token14：直流分量，幅值2V

19、2) 运行时间设置 运行时间=1s 采样频率=1000HZ3.1.3 AM调制解调仿真仿真波形仿真后的波形如图3-6:图3-6(a) 载波信号图3-6(b) 基带信号图3-6(c) AM调制信号图3-6(d) 已调AM信号图3-6 AM调制系统仿真波形3.1.4 AM调制系统仿真结果分析AM调制为线性调制的一种，由图3-6可以看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化；用相干解调法解调出来的信号与基带信号基本一致，实现了无失真传输。3.2 DSB调制3.2.1 DSB调制解调原理在图3-3中如果输入的基带信号没有直流分量，且是理想带通滤波器，则得到的输出信号便是无载波分量的

20、双边带信号，或称双边带抑制载波(DSB-SC)信号，简称DSB信号，其时域表示式为设计的DSB调制及解调模型如图3-86低通滤波器乘法器BPF信道乘法器 图3-8 DSB调制与解调模型3.2.2 DSB调制解调仿真电路根据以上原理用SystemView仿真出来的电路图如图3-9图3-9 DSB调制系统的仿真图(1) 元件参数配置Token0:基带信号，频率为10HZ，幅值为1V；Token1、5：相乘器；Token2:载波信号，频率为1000HZ，幅值为1V；Token3:相加器；Token6:正弦波，频率为1000HZ,幅值为1V；Token7:低通滤波器，截止频率10HZ, 极点数为2；T

21、oken8、9、10、11、12:信号分析点观察窗；(2) 运行时间设置运行时间=1s 采样频率=1000HZ3.2.3 DSB调制解调仿真波形仿真后的波形如图3-103-10(a) 基带信号3-10(b) 载波信号图3-10(c) DSB调制信号3-10(d) 已调DSB信号图3-10 DSB调制仿真后波形3.2.4 DSB调制解调仿真结果分析DSB调制为线性调制的一种，由图3-10可以看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化；用相干解调法解调出的信号与基带信号基本一致，只是在时域上有一定的延时，但也实现了无失真传输。3.3 SSB调制双边带已调信号包含有两个边带，即上、下

22、边带。由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。所谓单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式。3.3.1 SSB调制解调原理利用图3-8所示的调制器一般模型，同样可以产生单边带信号。若加高通滤波器，能产生上边带信号；若加低通滤波器，则产生下边带信号。下边带时域表达式为：上边带SSB信号时域表达式为：3.3.2 SSB调制解调仿真电路根据以上原理用SystemView仿真出来的电路图如图3-12:图3-12 SSB调制系统仿真图(2) 元件参数配置Token0: 基带信号，频率为10HZ，幅值为1V；Token1、5、6：相乘器；Token2：正弦载波，频率

23、为1000HZ，幅值为1V；Token3、4：相加器；Token7：正弦波，频率为1000HZ,幅值为1V；Token8：低通滤波器，截止频率10HZ, 极点数为2；Token9、10、11、14、15：信号分析点观察窗；Token12: 非门。(2) 运行时间设置 运行时间=1s 采样频率=1000HZ3.3.3 SSB调制解调仿真波形利用低通滤波器对DSB信号进行滤波得到上边带，如仿真图3-13所示的时域波形。图3-13(a) 基带信号图3-13(b) 载波信号图3-13(c) 下边带信号图3-13(d) 上边带信号图 3-13(e) 已调SSB信号图3-13SSB调制系统下边带时域仿真波

24、形3.3.4 SSB调制解调仿真结果分析SSB线性调制的一种，由图3-13可以看出，在波形上，已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化；与理论相符.解调信号与原信号基本相同,实现无失真传输。4 总结 本文运用systemview软件对模拟通信系统中的AM、DSB、SSB信号进行了仿真及输出波形对比分析，得到对比分析的结果如下： 假设所有系统在接收机输入端具有相等的输入信号功率，且加性噪声都是均值为0、双边功率谱密度为的高斯白噪声，基带信号的带宽均为。假设为正弦波信号。1.抗噪声性能由以上各调制波形及解调波形可以看出，DSB调制系统抗噪声性能最好。最差的是AM调制系统。2.频带利用率SSB的带

25、宽最窄，和基带信号的带宽一致，即其频带利用率最高，而AM和DSB调制系统的带宽都是基带信号带宽的2倍。3.特点与应用AM调制的优点是设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。AM制式主要用在中波和短波的调幅广播中。DSB调制的优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但接受要求同步解调，设备较复杂。应用较少，一般只用于点对点的专用通信。SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接受设备都很复杂。鉴于这些特点，SSB长用于频分多路复用系统中。参考文献1 陈星,刘斌编写. SystemView通信原理实验指导G.北京航空航天大学电子工程系内

26、部讲义,19972 李东生. SystemView系统设计及仿真入门与应用M.电子工业出版社3 杨翠蛾.高频电子线路实验与课程设计SystemView部分M.哈尔滨工程大学出版社4 陈萍.现代通信实验系统的计算机仿真M,国防工业出版社5 罗伟雄,韩力,原东昌.通信原理与电路M,北京理工大学出版社6 李哲英主编. SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册,内部资料,1997谢 辞通过此次毕业设计，我学到了对AM、DSB 、SSB等信号通信系统的设计与仿真。通过波形的可视化，使得系统更加形象，理解的更加透彻。在实验中关于滤波器的选择上遇到了困难，多亏刘老师和同学的帮助，使我克服困难

27、顺利完成毕业设计。首先要感谢刘小群老师于百忙之中抽出时间对我论文的悉心指导，她严谨的治学态度、一丝不苟的敬业精神给我留下了深刻的印象。在此，谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。再次要感谢同学无私的帮助，正是他们我才能在学习systemview的道路上走得更轻松，让我觉得学习是一个快乐的过程。在与他人的交流和讨论中我受益匪浅，同时也被同学们刻苦钻研的精神所深深感染。乐于助人，耐心的解答我提出的问题，对我的论文提出了许多中肯的修改意见，并对一些技术上的细节给予了很大的帮助。这次毕业论文的完成过程从搜集查阅资料开始到熟悉软件解决一系列问题，使我进一步理解巩固通信系统的原理和具体实现方法，认识到了理论与实践之间的差距，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”！通过这次实际的仿真，我积累了宝贵的实践经验，掌握了systemview仿真软件的基本操作。最后，再次感谢刘老师和同学的热忱帮助，使我的大学生涯圆满的画上了句号。