通信原理课程设计说明书.doc

课程设计说明书目录1引言12 SystemView介绍32.1 SystemView的基本特点32.2 SystemView系统视窗32.2.1 主菜单功能32.2.2 快捷功能按钮42.2.3 图符库选择按钮42.3 系统窗下的库选择操作52.3.1 选择设置信源（Source）52.3.2 选择设置信宿库（Sink）62.3.3置操作库（Operator Library）62.3.4 选择设置函数库（Function Library）72.3.5 选择设置通信库（Communication Library）72.3.6逻辑库（Logic Library）83模拟调制解调系统的设计、分析与仿真93.1.1 DSB调制解调通信系统的设计与分析93.1.2 DSB调制解调原理103.1.3 DSB调制解调仿真电路103.1.4 DSB调制解调仿真波形及分析103.2 SSB调制解调通信系统的设计与分析123.2.1 SSB调制解调原理123.2.2 SSB调制解调仿真图133.2.3 SSB调制解调仿真波形及分析133.3 二进制移频键控（BFSK）163.3.1 BFSK调制解调原理163.3.2 BFSK调制解调仿真图173.3.3 BFSK调制解调仿真波形及分析183.4抽样定理原理213.4.1信号的采样与恢复仿真电路213.4.2信号的采样与恢复仿真波形及分析223.5 增量调制原理243.5.1增量调制原理及仿真图253.5.2仿真电路波形及分析253.6 数字基带传输系统的仿真273.6.1基带信号传输系统的典型模型273.6.2 仿真波形及分析283.7 AM超外差收音机的设计303.7.1超外差接收机的工作原理303.7.2超外差收音机的SystemView仿真303.7.3 仿真波形及分析313.8双路FM语音通信系统设计343.8.1 仿真波形及分析即分析347 总结37 参考文献381引言本学期开设了通信原理这门课程,对通信专业的学生来说，这无疑是最重要的专业基础课之一。通信原理的学习几乎囊括了所有通信系统的基本框架，但由于在平时的学习中，有些东西未免抽象，而且实验的机会也不是太多。为了能够进一步熟悉各种通信系统的工作原理，使我们能够更进一步的了解通信系统的本质，也能 够更加充分理解通信在其专业领域的意义。因此,学好这门课程对于我们通信专业的学生来说,具有十分重要的意义。 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。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。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。 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、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。所以，借这次课程设计的机会，我们主要是使用一个功能非常强大的智能化软件-SystemView对各种通信系统进行仿真分析。SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分 析引擎。使我们能方便快捷地掌握SystemView这个软件的操作和运行，并能对仿真后的波形进行观察和分析。 常用的数字调制包括：振幅键控(ASK-Amplitude Shift Keying)；移频键控(FSK-Frequency Shift Keying)；移相键控(PSK-Phase Shift Keying)。为了更好地通过仿真软件学习通信系统，我们选择了典型的BFSK和其他通信系统进行仿真。2 SystemView介绍美国ELANIX公司于1995年开始推出SystemView软件工具，最早的1.8版为16bit教学版，自1.9版开始升为32bit专业版，目前已推出了3.0版。SystemView是在Windows95/98环境下运行的用于系统仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。2.1 SystemView的基本特点SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源十分丰富，主要包括：含若干图符库的主库（Main Library）、通信库（Communications Library）、信号处理库（DSP Library）、逻辑库（Logic Library）、射频/模拟库（RF Analog Library）和用户代码库（User Code Library）。2.2 SystemView系统视窗2.2.1 主菜单功能进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。与最初的SystemView1.8相比，SystemView3.0的操作界面和对话框布局有所改变。系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。与最初的SystemView1.8相比，SystemView3.0的操作界面和对话框布局有所改变。如图2-1所示。图2-1 系统视窗2.2.2 快捷功能按钮在主菜单栏下，SystemView为用户提供了16个常用快捷功能按钮，按钮功能如下。 清除系统 删图符块 切断连线 布放连线 复制图符 便笺注释 终止运行 系统运行 系统定时 分析窗口 进亚系统 建亚系统 根轨迹 波特图 重画图形 图符翻转 图2-2 快捷菜单按钮2.2.3 图符库选择按钮系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在图符库选择区排列着8个图符选择按钮，即： 信源库 亚器件库 加法器 输入/输出 操作库 函数库 乘法器 信宿库 图2-3 图符库在上述8个按钮中，除双击“加法器”和“乘法器”图符按钮可直接使用外，双击其它按钮后会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上边的主库开关按钮 main ，将出现选择库开关按钮 Option下的用户库（User）、通信库（Comm）、DSP库（DSP）、逻辑库（Logic）、射频模拟库（RF/Analog）和数学库（Matlab）选择按钮，可分别双击选择调用。2.3 系统窗下的库选择操作2.3.1 选择设置信源（Source）创建系统的首要工作就是按照系统设计方案从图符库中调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。可用鼠标左键双击图符库选择区内的选择按钮。现以创建一个PN码信源为例，该图符块的参数为2电平双极性、1V幅度、100Hz码时钟频率，操作步骤如下：（1）双击“信源库”按钮，并再次双击移出的“信源库图符块”，出现源库（Source Library）选择设置对话框，如图1-3-1所示。与SystemView1.8相比，SystemView3.0的库对话框布局有所变化，它将信源库内各个图符块进行分类，通过 “Sinusoid/Periodic（正弦/周期）”、“Noise/PN（噪声/PN码）”和“Aperiodic/Ext（非周期/扩展）” 3个开关按钮进行分类选择和调用，而不像SystemView1.8那样所有库内图符全部显示在一个窗口内，如下图所示：图2-4 源库选择设置对话框（2）单击开关按钮下边框内的“PN Seq”图符块表示选中，再次单击对话框中的参数按钮 Parameters ，在出现的参数设置对话框中分别设置：幅度Amplitude1、直流偏置Offset0、电平数Level2；（3）分别单击参数设置和源库对话框的按钮 OK ，从而完成该图符块的设置。如下图所示：图2-5 对话框2.3.2 选择设置信宿库（Sink） 当需要对系统中各测试点或某一图符块输出进行观察时，通常应放置一个信宿（Sink）图符块，一般将其设置为“Analysis”属性。Analysis块相当于示波器或频谱仪等仪器的作用。Analysis块的创建操作如下：（1）双击系统窗左边图符库选择按钮区内的“信宿”图符按钮，并再次双击移出的“信宿”块，出现信宿定义（Sink Definition）对话框；（2）单击“Analysis”图符块选中；（3）最后，单击信宿定义对话框内的 OK 按钮完成信宿选择。2.3.3置操作库（Operator Library）双击图符库选择区内的“操作库”图符块按钮，并再次双击移出的“操作库” 图符块，出现操作库（Operator Library）选择对话框，操作库中的各类图符块可通过6个分类选择开关选用，如图2-6所示，库内常用图符块主要包括：延迟Delay块、保持Hold块、采样Sampler块、放大Gain块、线性系统LinearSys块、采样延迟SmplDly块、比较Compare块和给类门（Xor、And、Nand、Or、Not）块等。设置参数方法同上。如下图所示图2-6操作库图符编译图2.3.4 选择设置函数库（Function Library）双击图符库选择区内的“函数库”图符块按钮，并再次双击移出的“函数库” 图符块，出现函数库（Function Library）选择设置对话框，如图2-7所示，设置图符块参数的方法与前边类似。如下图所示：图2-7 函数库选择设置对话框对于上述各库的对话框，如果希望知道库内某图符块的功能，可用鼠标指在某个图符块上，立刻出现一个小文本框，框内以英文提示用户该图符块的功能参数和性质。2.3.5 选择设置通信库（Communication Library）在系统窗下，单击图符库选择区内上端的开关按钮 Main ，图符库选择区内图符内容将改变，双击其中的图符按钮“Comm”，再次双击移出的“Comm”图符块，出现通信库（Communication Library）选择设置对话框, 如图2-8所示。通信库中包括通信系统中经常会涉及的BCH、RS、Golay、Vitebi纠错码编码/译码器、不同种类的信道模型、调制解调器、分频器、锁相环、Costas环、误比特率BER分析等可调用功能图符块。图2-8 通信库选择设置对话框2.3.6逻辑库（Logic Library）在系统窗下，双击图符库选择区内的“Logic”图符按钮 ，再次双击移出的“Logic”图符块，出现逻辑库（Logic Library）选择设置对话框, 如图2-9所示。通过6个选择开关按钮可分门别类地选择库内各种逻辑门、触发器和其它逻辑部件。 图2-9 逻辑库选择设置对话框除已经介绍的图符库外，SystemView还提供了其它种类的丰富库资源，也可以自己添加库，从而选择所需要的器件，但作为一般通信系统的仿真分析，基本可不涉及其它类型库的调用。3模拟调制解调系统的设计、分析与仿真模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，本课程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。线性调制器的一般模型如图3-1所示。图3-1 线性调制系统的一般模型3.1 DSB调制解调系统模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制。线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制，SSB调制。 在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果在AM调制模型中将直流去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号（DSB-SC），简称双边带信号(DSB)。其时域表达式为DSB信号的波形和频谱如图 3-2所示。图3-2 DSB信号的波形和频谱3.1.1 DSB调制解调通信系统的设计与分析3.1.2 DSB调制解调原理在图3-1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双边带信号，或称双边带抑制载波（DSB-SC）信号，简称DSB信号。DSB信号只能用相干解调的方法进行解调，SB信号的解调模型与AM信号相干解调时完全相同。3.1.3 DSB调制解调仿真电路根据以上原理参数设置为：基带信号幅值：1V；基带信号频率：100Hz载波信号幅值：1V；载波频率：3000Hz；低通滤波器的截止频率为120HZ；系统所设时钟为10000Hz，抽样点数为1024，SystemView仿真图如下图所示：图3-3 DSB系统仿真图3.1.3 DSB调制解调仿真波形及分析（1）经过仿真调试后通过分析窗口可以观察基带信号，载波，调制所得的DSB波形及其频谱图，以及经相干解调后恢复仿真波形。分别图3-4到3-8所示：图3-4 基带信号波形图图3-5 高频载波的波形图图3-6 叠加噪声后的已调信号波形图图3-7 已调信号的频谱图图3-8 输出信号波形图（2）仿真结果分析DSB调制为线性调制的一种，由仿真图可以看出，在波形上，DSB调制信号与AM调制信号基本一致；在频谱上，DSB信号没有离散谱。DSB调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍我设置的载波信号频率较大，故波形比较密集，但是仿真结果与理论结果几乎完全相同。DSB调制系统中虽然加入了噪声，但是由于我加入的噪声值较小，它对该系统的影响较小，输出信号波形几乎与原始信号源波形完全相同。如果增大高斯噪声，则输出信号波形有一定的失真。3.2 SSB调制解调通信系统的设计与分析3.2.1 SSB调制解调原理单边带调制SSB信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有两种：滤波法和移相法。本次设计采用的是移相法。下边带SSB信号时域表达式为：上边带SSB信号时域表达式为：SSB调制器的模型如下图所示：H图3-9 相移法SSB信号调制模型SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，因为它的包络不能直接反映调制信号的变化，需用相干解调，即同步检波。3.2.2 SSB调制解调仿真图根据以上原理，具体参数为：基带信号幅值：1V；基带信号频率：100Hz载波信号幅值：1V；载波频率：3000Hz；低通滤波器的截止频率为2000Hz。图3-10 SSB系统仿真图3.2.3 SSB调制解调仿真波形及分析（1） 经过仿真调试后通过分析窗口可以观察基带信号，载波，调制所得的DSB波形及其频谱图，以及经相干解调后恢复仿真波形。如图3-11到3-17所示：图3-11 基带信号波形图3-12 SSB上边带波形图图3-13 SSB下边带波形图图3-14 SSB上边带频谱图图3-15 SSB下边带频谱图图3-16 SSB下边带解调信号波形图图3-17 SSB下边带解调信号波形图（2）仿真结果分析：SSB调制信号与DSB调制信号的波形及频谱基本一致，与DSB相比较，SSB信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的，只包含了一个边带的信号，节省了带宽资源，调制效率仍是100%，带宽利用率高。由于SSB信号的包络也不再与调制信号的变化规律一致，因此采用相干解调，经相干解调后的波形与原输入波形一致，有稍微的延时。3.3 二进制移频键控（BFSK）3.3.1 BFSK调制解调原理BFSK信号的产生方法主要有两种：模拟调频电路和键控法。本次设计采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。频移键控FSK是用数字基带信号去调制载波的频率。因为数字信号的电平是离散的，所以载波频率的变化也是离散的。在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（BFSK信号）。二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率，0符号对应于载波频率。二进制移频键控信号的产生可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。数字键控法实现二进制频移键控信号的原理图如下图所示： 图3-18 2FSK频移键控信号的原理图解调时可以采用采用非相干解调和相干解调两种方法。其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调，通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。3.3.2 BFSK调制解调仿真图根据以上原理，具体参数为：基带信号频率：10Hz的PN序列；载波频率分别为：80Hz，40Hz；第一路解调时通过的带通滤波器中心频率为80Hz，带宽为20Hz，第二路解调时通过的带通滤波器中心频率为40Hz，带宽为20Hz；所经过的低通滤波器截止频率均为10Hz。用SystemView仿真出图如下图所示：图3-19 BFSK调制解调仿真图3.3.3 BFSK调制解调仿真波形及分析（1） 经过仿真调试后通过分析窗口可以观察输入信号，调制所得的BFSK波形以及经解调后恢复仿真波形。输入信号为随机的PN序列，如下图所示：图3-20 输入信号波形图调制后的BFSK信号，如下图所示：图3-21 调制后的BFSK信号波形图解调后经判决器的输出信号，如下图所示：图3-22 解调后经过判决器的信号波形图加入高斯噪声的仿真图如下图所示图3-23 加入了噪声的BFSK调制解调仿真图此时，经解调后的BFSK信号波形如下图所示：图3-24 解调后的BFSK信号波形图输入信号、解调后的信号波形图如下图所示：图3-25 输入信号和解调后的信号波形图路信号分别经带通滤波器的信号的波形图如下图：图3-26 经带通滤波器的两路信号的波形图其眼图如下图所示：图3-27 解调信号的眼图已调信号与解调信号的频谱图如3-28所示：图3-28 已调信号和解调信号频谱图（2）仿真结果分析所输入的两路载波频率相差二倍，经调制后的波形所表示的1,0码符合理论值，观察经调制后的波形，输出与原输入的PN码相同，说明误差比较小。当加入不同功率的高斯噪声下即高斯噪声的功率不同，解调后的波形也不同，误码率也不相同，随着信噪比的减小，误码率随之增大，波形失真也越严重。加入噪声后在一定程度上影响两路信号，使得信号波形不平滑，并且，加入噪声越大（功率），对信号的影响越明显。3.4抽样定理原理低通滤波器信号处理器信号源恢复信号抽样定理：如果对某一带宽的有限时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样率达到一定数值时，根据这些抽样值可以在接收端准确地恢复原信号，也就是说，要传输模拟信号不一定传输模拟信号本身，只需要传输按抽样定理得到的抽样值就可以了。根据要进行抽样的信号形式的不同，抽样定理可分为低通信号的抽样定理和带通信号的抽样定理。本次课程设计主要针对低通信号的抽样定理。均匀抽样定理指出：对一个带限在（，）内的时间连续信号，如果以的时间间隔对其进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。即抽样速率大于等于信号带宽的两倍就可保证不会产生信号的混迭。原理图如图28所示：乘法器抽样脉冲图3-29 信号的采样与恢复原理图 3.4.1信号的采样与恢复仿真电路根据原理图，参数为：基带信号幅值：1V；基带信号频率：10Hz，抽样频率为100Hz，抽样脉冲宽度为0.005，低通滤波器截止频率为30Hz。仿真系统图如下图所示：图3-30 抽样信号仿真图3.4.2信号的采样与恢复仿真波形及分析（1） 经过仿真调试后通过分析窗口可以观察输入信号，采样信号，及经解调后恢复的波形。原始基带信号的波形和采样信号的波形如图3-31，3-32所示：图3-31 原始基带信号波形图图3-32抽样信号波形图抽样后的信号波形图如下图所示：图3-33 抽样后的信号波形图恢复后的信号波形如下图所示：图3-34 恢复后的信号波形图（2）仿真结果分析理论上，理想的抽样频率为2倍的奈奎斯特带宽时，及采样频率大于奈奎斯特频率，所恢复信号与原信号基本一致。本系统的采样频率远远大于基带信号的频率，所以经抽样后的图形与理论值相符，经恢复后的波形与原波形大致一样，有稍微的延时，几乎符合理论值。 3.5 增量调制原理增量调制是一种特殊的脉码调制，增量调制简称M或增量脉码调制方式（DM）,是一种把信号上一采样的样值作为预测值的单纯预测编码方式。它不是对信号本身进行采样、量化和编码，而是对信号相隔一定重复周期的瞬时值的增量进行采样、量化和编码。现在已有多种增量调制方法，其中最简单的一种，是在每一采样瞬间当增量值超过某一规定值时发正脉冲，小于规定值时发负脉冲。这样每个码组只有一个脉冲，故为二进制一位编码，每个码组不是表示信号的幅度，而是表示幅度的增量。增量调制是预测编码中最简单的一种。它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。因此量化只限于正和负两个电平，只用一比特传输一个样值。如果差值是正的，就发“1”码，若差值为负就发“0”码。因此数码“1”和“0”只是表示信号相对于前一时刻的增减，不代表信号的绝对值。同样，在接收端，每收到一个“1”码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量阶。每收到一个“0”码就下降一个量阶。当收到连“1”码时，表示信号连续增长，当收到连“0”码时，表示信号连续下降。译码器的输出再经过低通滤波器滤去高频量化噪声，从而恢复原信号，只要抽样频率足够高，量化阶距大小适当，收端恢复的信号与原信号非常接近，量化噪声可以很小。当信号 频率过高，或者说信号斜率陡变时，会出现本地译码器信号跟不上信号变化的现象，称为“过载”。在给定量化间隔（也称量阶）的情况下，能跟踪最大斜率为：设输入信号为了不发生过载临界的过载振幅增量调制原理模型如图3-35所示：图3-35 增量调制模型但我在做增量调制时用积分器代替延迟相加电路，此时该电路比较实用也比较简单。同时将抽样判决器放到相加器后面，与量化器合并为抽样判决器。3.5.1增量调制原理及仿真图相关参数为：基带信号为1V，10Hz的正弦波；抽样频率为100Hz。对应的SystemView仿真系统电路图如下图所示：图3-36 增量调制原理图3.5.2仿真电路波形及分析（1） 经过仿真调试后通过分析窗口可以观察输入信号，调制波形以及经解调后恢复波形。输入的正弦波波形如下图所示：图3-37 输入的正弦波信号波形经抽样判决器的波形如下图所示： 图3-38 经抽样判决器的波形图经积分器的波形如下图所示：图3-39 经积分器的波形图恢复信号波形如下图所示：图3-40 恢复出的信号波形图（2）增量调制结果分析由图可知，增量后的信号量化台阶比较明显，由于没有加入噪声，失真度不是很大，经解调后信号基本与原始信号一致，由于积分器的参数设置，阶梯电压经过低通滤波器平滑后，就得到与编码器原输入信号相同的模拟信号，但本系统只恢复出来了一部分波形，大致于原波形相同，误差较小。3.6 数字基带传输系统的仿真在数字传输系统中，其传输对象主要是二进制数字信息。它可能来自计算机，网络或其他数字设备的各种数字代码，也可能来自数字电话终端的脉冲编码信号。涉及数字传输系统的今本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。这些离散的波形可以是未经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。由于未经调制的的脉冲信号所占据的频带通常是从直流和低频开始，因而称为数字基带信号。3.6.1基带信号传输系统的典型模型基带信号传输系统的典型模型如图40所示：发 送 滤波 器传输信道接收滤波 器抽样判 决噪声基带信号输出图3-41 基带传输系统模型在发送端，数字基带信号X（t）是经滤波器输入到信道，发送滤波器的作用是限制发送频带，阻止不必要的频率成分干扰信道。输入频率为100Hz的随机序列，抽样频率为10000Hz，抽样点数为1024。仿真原理图如下图所示：图3-42 数字基带传输系统仿真图3.6.2 仿真波形及分析（1） 经过仿真调试后通过分析窗口可以观察输入信号，高斯噪声波形以及经解调后恢复仿真波形。输入的原始信号如下图所示:图 3-43 输入信号波形图经发送滤波器后的图如下图所示：图3-44 发送滤波器后的波形图输入信号加入高斯噪声后经滤波器后波形如下图所示：图 3-45 输入信号加入高斯噪声后经滤波器后波形图经传输后的信号波形如下图所示：图3-46 经传输后的信号波形(2)数字基带传输系统的分析由于加入了高斯噪声，同时没有采用理想的无码间串扰的传输系统，于是出现了比较严重的码间干扰，使得恢复出来的信号并不是与原信号不完全相同。若要获得良好的基带传输系统，则必须使码间干扰和噪声的综合影响足够小，使系统的总的误码率达到规定的要求。3.7 AM超外差收音机的设计3.7.1超外差接收机的工作原理超外差接收技术广泛用于无线通信系统中。通常的AM中波广播收音机覆盖的频率范围为540-1700KHz，中频IF频率为455KHz。商业广播发射采用常规调幅，调制度为1，且发射功率大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最佳简单的二极管包络检波。本地振荡的典型设置都高于所希望的RF信号，即所谓的高边调谐。输入滤波器用于拟止所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率解调中频有关的镜像频率2信号。实际电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，增加一级增益后再检波。3.7.2超外差收音机的SystemView仿真本例主要说明超外差AM收音机的工作原理及信号解调过程。为节省仿真时间，没有按实际的540-1700KHz的频率覆盖范围和455KHz中频频率设计，而采用了20KHz作为IF。另外设了30KHz，40KHz，50KHz三个载波频率的发射信号（模拟三个电台），模拟调制信号的带宽为5KHz以下。并设希望接受的频率为第二个电台的频率40KHz，收音机使用高边调谐，则本振应为40+20=60 KHz，且存在一个镜像干扰频率为40+2*20=80 KHz。一个基本的AM收音机的系统仿真框图如下图所示：图3-47 AM超外差收音机仿真图3.7.3 仿真波形及分析（1）经过仿真调试后通过分析窗口可以观察输入信号， 接收到的信号波形及频谱。超外差收音机混频器输入端的三路信号的仿真波形和频谱图如图3-48，3-49所示图3-48 混频器输入端三路信号波形图图3-49 混频器三路输入信号的频谱图接收到的三路信号的仿真波形和频谱图如图3-50，3-51所示：输出图3-50 混频器信号的仿真波形图3-51 混频器输出信号的仿真波形接收到的40KHz的电台的波形和频谱如图3-52，3-53所示：图3-52 超外差收音机仿真波形图3-53 超外差收音机仿真频谱图(2)收音机仿真参数的分析由图可以看出，当输入三路模拟电台时，频谱图几乎与理论值相符，接受的40KHz电台的波形大致符合理论，频谱图比较正确。同时收音机仿真参数的测量，可以通过SystemView测量经过IF滤波器后输出的希望信号与非希望信号的功率比来求得。但该测量必须通过两次特殊的仿真才能进行。首先先关闭所有干扰滤波，即把30KHz和50KHz的信号源幅度设置为零，使用分析窗口的窗口统计功能求IF的输率。3.8双路FM语音通信