通信原理課程設(shè)計(jì) 2ASK系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

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1、通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 寧波理工學(xué)院 通信原理課程設(shè)計(jì) 題 目 2ASK系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 3090401108 分 院 信息科學(xué)與工程分院 班 級(jí) 電信092班 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 2012 年5 月30日 序 言 SystemView是基于PC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析的軟件

2、工具。主要用于現(xiàn)代電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模擬的動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)，它是一個(gè)功能強(qiáng)大、有多種用途的工具平臺(tái)，具有大量可提供的庫(kù)用來(lái)構(gòu)成各種復(fù)雜系統(tǒng)，包括基本庫(kù)和專業(yè)庫(kù)。它還提供了一個(gè)真實(shí)而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)和波形。SystemView提供開(kāi)各種系統(tǒng)的模擬和數(shù)字工具。這些系統(tǒng)包括信號(hào)處理，通行和控制系統(tǒng)，以及線性和非線性系統(tǒng)模型。 而我這次的課程設(shè)計(jì)就是基于SystemView軟件的2DPSK系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，要學(xué)會(huì)運(yùn)用SystemView，理解2DPSK系統(tǒng)的原理，知道如何解調(diào)和調(diào)制，并用SystemView進(jìn)行設(shè)計(jì)，這次設(shè)計(jì)需要個(gè)人獨(dú)立完成。。

3、 第 1 章System View軟件介紹 1.1 System View軟件概述 SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊(Token)去描述程序，不用寫(xiě)一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問(wèn)與調(diào)整參數(shù)，方便地加入注釋。 利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從System View配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連

4、線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。 SystemView的庫(kù)資源十分豐富，包括含若干圖標(biāo)的基本庫(kù)（Main Library）及專業(yè)庫(kù)(Optional Library)，基本庫(kù)中包括多種信號(hào)源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運(yùn)算器等；專業(yè)庫(kù)有通訊（Communication）、邏輯（Logic）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、射頻/模擬（RF/Analog）等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域和頻域分析、譜分析，及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路（混合器、放大器、RLC電路、運(yùn)放電路等）進(jìn)行理論分析和失真分析。

5、System View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯(cuò)并通過(guò)顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)。 System View的另一重要特點(diǎn)是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器，并可自動(dòng)完成濾波器各指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析方面，System View還提供了一個(gè)真實(shí)而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過(guò)鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動(dòng)等。另外，分析窗中還帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的“接收計(jì)算器”，可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波。 1.2 System View的操作 1.2.1

6、System View的用戶環(huán)境 進(jìn)入System View 后，屏幕上首先出現(xiàn)設(shè)計(jì)窗口，所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建等基本操作，都是在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)完成的。 在設(shè)計(jì)窗口中間的大片區(qū)域就是設(shè)計(jì)區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的地方。在設(shè)計(jì)窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過(guò)調(diào)用這些菜單可以執(zhí)行System View的各項(xiàng)功能；設(shè)計(jì)窗口中菜單行的下面，緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域上端一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真中可能用到的各種操作按鈕；在工具欄的最右端是提示信息，當(dāng)鼠標(biāo)置于某一工具按鈕上時(shí),在該處會(huì)顯示對(duì)該按鈕的說(shuō)明和提示信息；緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域左端是各種器件圖標(biāo)庫(kù)，下面介紹些常用的幾個(gè)庫(kù)圖標(biāo)： 圖標(biāo) 名

7、稱 作用 信號(hào)源 用于產(chǎn)生系統(tǒng)輸入信號(hào)，包括周期性信號(hào)（Periodic）、噪聲及偽隨機(jī)信號(hào)（Noise/PN）、非周期信號(hào)（Aperiodic）、加載外部信號(hào)（Import）。 算子庫(kù) 算子庫(kù)中的每個(gè)圖標(biāo)相當(dāng)于一個(gè)算子，把輸入數(shù)據(jù)作為運(yùn)算自變量進(jìn)行某種運(yùn)算或變換，包括濾波器/系統(tǒng)（Filter/System）、邏輯運(yùn)算（Logic）、采樣/保持器（Sample/Hold）、延遲器（Delay）、增益（Gain/Scale）等。 乘法器 完成幾個(gè)輸入信號(hào)的乘法運(yùn)算，最多可有20個(gè)輸入。 分析窗 分析窗庫(kù)中包括各種信號(hào)接收器圖標(biāo)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)收集、顯示、分析、數(shù)

8、據(jù)處理以及輸出等功能，它是用戶觀察系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的窗口。 1.2.2System View的操作步驟 (一) 選擇設(shè)置信號(hào)源（Source） 選中該圖標(biāo)并按住鼠標(biāo)左鍵將其拖至設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)，這時(shí)所選中的圖標(biāo)會(huì)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)區(qū)域中。雙擊設(shè)計(jì)窗口中的圖標(biāo)后，彈出的對(duì)話框，通過(guò) Periodic Noise/PN Aperiodic和Import按鈕進(jìn)行分類選擇和調(diào)用。選中后單擊對(duì)話框中的參數(shù)按鈕 Parameters，在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置幅度、頻率、相位。完成后分別單擊參數(shù)設(shè)置和源庫(kù)對(duì)話框的按鈕 OK ，從而完成該圖標(biāo)的設(shè)置。 （二） 選擇設(shè)置分析窗（Sink） 當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)中

9、各測(cè)試點(diǎn)或某一圖標(biāo)輸出進(jìn)行觀察時(shí)，則應(yīng)放置一個(gè)分析窗（Sink）圖標(biāo)，一般將其設(shè)置為“Analysis”屬性。Analysis圖標(biāo)相當(dāng)于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖標(biāo)之一。具體操作和信號(hào)源設(shè)置類似。 （三） 系統(tǒng)定時(shí)（System Time） System View系統(tǒng)是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)。 在每次系統(tǒng)運(yùn)行之前，首先需要設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)頻率。各種仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，是先對(duì)信號(hào)以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采樣，然后按照系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的處理計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的值，最后在輸出時(shí)，在分析窗內(nèi)，按要求畫(huà)出各個(gè)點(diǎn)的值或擬合曲線。所以，系統(tǒng)定時(shí)是系統(tǒng)運(yùn)行之前一個(gè)必不可少的步驟。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后

10、的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。 當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)域完成設(shè)計(jì)輸入操作后，單擊“系統(tǒng)定時(shí)”(System Time) 按鈕，此時(shí)將出現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)設(shè)置（System Time Specification）對(duì)話框，如圖1.19所示。用戶需要設(shè)置幾個(gè)參數(shù)框內(nèi)的參數(shù)，包括 起始時(shí)間（Start Time）和終止時(shí)間（Stop Time），采樣率（Sample Rate）、采樣間隔（Time Spacing）和采樣點(diǎn)數(shù)（No. of Samples），頻率分辨率（Freq.Res.），自動(dòng)標(biāo)尺（Auto Set No.Samples），系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)（No. of System Loo

11、ps）。需要注意的是采樣率，一般為了獲得較好的仿真波形，系統(tǒng)的采樣率應(yīng)設(shè)為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的5至7倍。當(dāng)采樣率為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的10倍以上時(shí)，仿真波形就幾乎沒(méi)有失真了。 第 2 章 2ASK的工作原理 2.1. 2ASK的調(diào)制原理 振幅鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，而其頻率和初始相位保持不變。在2Ask中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息“0”或“1”。 2ASK信號(hào)的一般表達(dá)式為 e2ASK（t）=s（t）coswct 其中 s（t）=Σang(t-nTs)

12、 式中：Ts為碼元持續(xù)時(shí)間；g(t)為持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的基帶脈沖波形，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常假設(shè)g(t)是高度為1、寬度等于Ts的矩形脈沖；an是第n個(gè)符號(hào)的電平取值。 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：數(shù)字鍵控法和模擬相乘法，相應(yīng)的調(diào)制器如圖1-1所示。圖（a）就是一般的模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；圖（b）是一種數(shù)字 鍵控法，其中的開(kāi)關(guān)電路受s（t）控制。 圖（a）模擬幅度調(diào)制法 圖（b）數(shù)字鍵控法 圖2-1 2ASK調(diào)制器原理框 2.2. 2ASK的解調(diào)原理 2ASK信號(hào)由兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)，相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成方框圖

13、如圖2-9所示，上圖為非相干解調(diào)方式，下圖是相干解調(diào)方式。 非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形: 第 3 章基于System View軟件2DPSK仿真設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)搭建及參數(shù)設(shè)置 Token0：PN碼源，參數(shù)為Amp＝1v、Offset＝0v、Rate＝10Hz、No.of levels＝2； Token1，2,7,6,11,12,3Realtime觀察窗； Token4 弦載波信號(hào)源，參數(shù)：Amp＝1v、Offset＝0v、Rate＝50Hz； Token9：半波整流 門(mén)限，值為0.

14、 Token10：低通濾波器，截止頻率為10 Hz； Token15：比較器； Token14：階躍函數(shù) ,門(mén)限，值為100e-3。 Token13：采樣保持 門(mén)限,值為50e-3； Token14的設(shè)置 低通的設(shè)置 比較器的設(shè)置 系統(tǒng)定時(shí)的設(shè)置 進(jìn)行系統(tǒng)定時(shí)，將Sample Rate設(shè)置為系統(tǒng)最高頻率的10倍，即為10000Hz；No.of Sample則可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改變；其它可以忽略，會(huì)自動(dòng)設(shè)置。 3.2 仿真及分析 系統(tǒng)仿真如下圖：

15、 以上波形從上到下依次是基帶信號(hào)波形、2ASK波形、半波整流波形、低通輸出波形、采樣波形、定時(shí)脈沖波形、比較抽樣判決后的數(shù)據(jù)輸出波形。。 調(diào)制時(shí)，輸入信號(hào)通過(guò)載波形成2ASK信號(hào)，通過(guò)波形可以看出，在2Ask中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息“0”或“1”。 解調(diào)時(shí)，通過(guò)半波整流,低通濾波，比較判決角，最后的數(shù)據(jù)輸出與開(kāi)始的輸入信號(hào)相同，有一定的延時(shí)，說(shuō)明設(shè)計(jì)是正確的。 通過(guò)仿真波形可以看出，輸入波形與解調(diào)輸出的波形時(shí)一致的，由于在信道中加入了高斯噪聲，所以接收到的信號(hào)有很多高頻分量，但不影響其包絡(luò)依然符合傳輸信號(hào)的波型，包絡(luò)即為信號(hào)的低頻分

16、量，這就使在接收使用低通濾波器提取包絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)正確檢波成為可能。從低通濾波后的波形就基本可以看出原基帶信號(hào)的大致趨勢(shì)，再通過(guò)設(shè)置一個(gè)合理的比較電平，就能使解調(diào)輸出與基帶信號(hào)的波形基本一致，只是存在少許的延遲。 體會(huì)與建議 通過(guò)對(duì)2ASK調(diào)制方式的復(fù)習(xí)，對(duì)調(diào)制解調(diào)的理論知識(shí)有了更深的理解；而對(duì)仿真軟件SystemView學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)了運(yùn)用這個(gè)軟件；由于兩方面的學(xué)習(xí)和探索，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。培養(yǎng)了實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)了將書(shū)本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐設(shè)計(jì)能力。 在此次實(shí)習(xí)中也遇到不少問(wèn)題，如一開(kāi)始對(duì)軟件的不了解，對(duì)根據(jù)原理圖來(lái)在Systemview上畫(huà)模擬的仿真電路圖不清楚。

17、最后通過(guò)同學(xué)的幫助和自己的努力終于了解弄清楚，最終完成了課設(shè)。 通過(guò)本次實(shí)習(xí)，我收獲了不少東西。熟悉了Systemview仿真軟件，知道了Systemview是什么，學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)單的運(yùn)用，能用它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的模擬電路圖并進(jìn)行仿真，更重要的是培養(yǎng)了我們解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這對(duì)在以后的工作中有相當(dāng)大的幫助。當(dāng)然期間我也遇到過(guò)一些一時(shí)解決不了的問(wèn)題，最終在和同學(xué)的討論下，這些問(wèn)題都得到了很好的解決，在此特別感謝給與過(guò)我?guī)椭耐瑢W(xué)。 參考文獻(xiàn) [1] 樊昌信,曹麗娜編著， 通信原理(第6版) [M] . 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008。 [2] 曹志剛，錢亞生編著，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社，1992。 [3] 羅偉雄，韓力，原東昌編著，通信原理與電路，北京理工大學(xué)出版社，1999。 第 14 頁(yè) 共 14 頁(yè)