利用SystemView建立简单调制解调系统的仿真模型

1、SystemView通信系统仿真摘要通信按照传输系统的理解就是信息的传输与交换，在当今信息社会，通信则 与传感、计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢“。通信系统有很广 泛的内涵，并分为多个层次。一般地，利用传输通道或通信网，将具有收、发信息 功能的终端设备有机的连接起来，这些实施信息传输的设备集合，称为通信系统。本次课程设计是电子信息工程专业的一门专业实践课。用systemview通信系 统仿真软件作为设计工具，完成通信系统的动态设计与仿真，该设计将使学生在综 合运用所学知识、解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。关键字：SystemView仿真通信系统调制解调1引言自从因特

2、网把我们领进信息时代开始，人类的历史翻开了崭新的一页。随着 信息的飞速发展，通信原理也随之崛起。从而，使得培养新世纪的技术人才显得格 外重要。通信原理理论课程的学习使我们对通信系统有了初步的了解。通信系统是山 信源、发送设备、信道、接收设备、信宿组成。一般发送端要有调制器，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。模拟调制常用 的方法有AM调制、DSB调制、SSB调制、FM调制；数字调制常用的方法有2ASK调 制、2FSK调制、2PSK调制。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

3、已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可黑性有着很大的影响。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。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 推出了基于PC机Windows平台的SystemView动态系统仿真软件。这款软件很好的 解决了通信系统设计过程的效率较低的问题。为了更好的掌握SystemView动态仿 真软件，加深对理论知识的理解，学校专门安排了一周的通信原理课程设计，LI的 在于：1. 学习System

4、View仿真软件的基本使用方法；2. 利用SystemView建立简单调制解调系统的仿真模型；3. 利用汁算机对系统进行分析，能够更直观的了解其系统的工作流程；4. 通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。2软件介绍2. lSystemview 简介SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真 分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便。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，是一个强有力的动态系统分析工具，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讣、仿真要求。它可以构造各种复杂的

5、模 拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿 真。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。使用SystemView你只需要关心项口的设计 思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标 器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必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。图 2T SystemView 窗口图其中菜单栏中有 F订e、Edit、Preferences、View、Notepads Connections 和Help等多个

6、下拉菜单选项。主要提供打开文件、保存文件、复制粘贴仿真波 形、以及外观（颜色、标格等）设定、帮助等功能。工具栏中提供了各种按钮，主要有切换图符库、打开、保存、打印、清除工 作区、删除按钮、连接、断开连接、复制按钮、创建便筏、波特图、开始、停止、 系统定时、分析窗口等按钮，主要提供图符的复制、连线、规划工作区等设讣系统 的功能以及设定系统时间、控制系统运行停止和切换分析窗口等功能。图符库分为基本图符库和拓展图符库两种。主要提供图符的创建功能。其中 基本图符库主要提供信号源、子系统、加法器、乘法器、算子、函数、子系统 I/O、接收器和连接节点这9种图符，提供一些基本的图符；拓展图符库提供用户 代码

7、库、通信库、DSP库、逻辑库、射频/模拟库、MATLAB连接库，是用户拓展图 符的所在地。在选择图符以后，还应注意的是定义该图符的各个参数。在设汁系统时，先在设汁窗的工作区中添加图符以及连接各图符。在电路图 设计好以后，点击开始按钮进行模拟，点击分析窗口按钮对系统的数据波形进行分 析。3 AM、DSB、SSB模拟系统仿真3. 1AM调制与解调系统3. 1. 1AM调制与解调的基本原理(1)调制原理如果输入基带信号为t邮带直流分量，则它可以表示为叫)与亦(/)之和，其中，%是观的直流分量，必)是表示消息变化的交流分量，且假设雎)也是理想带通滤波器的冲激响应，如果满足WOHLax,则信号为调幅信号

8、，其时域表示形式为:5w(z) = wo +wr(z)costy. / =叭 costyj + *(/)cos./山其表达式可知，假设输入基带信号没有直流分量时，可用载波信号的增益 和载波与基带信号乘积的和来模拟AM调制系统，如图3-1原理图所示。S33 亦购0( 3卫图3T am调制原理图（2）解调原理AM的解调系统分为两种：相干解调和费相干解调。两种解调方式的根本差别 在于，相干解调必须要恢复出相干载波，所以比相干解调方式要简单，但是相干解 调方式在大多数情况下解调效果要好些。相干解调是已调信号与相干载波相乘后再经过低通滤波器便可实现基带信号 的恢复，原理图如图3-2所示。相干栽波图3-2

9、相干解调原理非相干解调是已调信号经过包络整波器后再经过一个低通滤波器便可实现原 始信号的恢复，但在干扰大时恢复的误差也比较大。非相干解调的原理图如图3-3 所示。低通滤波器包络检波器解调信号已调信号图3-3非相干解调原理3. 1. 2AM调制与解调系统的仿真该系统的解调采用相干解调，依据原理图3-2和原理图3-3,可以在SystemView设计出AM系统，如图3-4所示。图3-4 AM调制与解调图3-4中图符0为载波信号，频率为1000Hz，幅度为10V的正弦波，图符1 为基带信号，幅度为3V,频率为27Hz,图符15相干载波的频率与相位和载波信号 相同。图3-5为调制前和解调后的信号的对比，

10、上面的为基带后的信号，下面的图 为解调信号。山图可看出，基带信号与解调信号波形与频率基本形同，只是幅度不 同。图3-5调制前与解调后信号对比图3-6为原始信号与解调信号的频谱。可以看出AM系统完成了基带信号的频 谱搬移。上图为解调信号频谱，下图为基带信号频谱。从模拟的结果可以看出来，解调后的信号只是与原信号有些延时，波形儿乎 和原始信号一样，该系统的性能比较好。3.2AM超外差收音机设计3. 1. 2AM收音机设讣原理要求1理解超外差收音机的工作原理及信号解调过程；2本设计中为了节省仿真时间，采用20kHz作为中频频率，设三个电台的发 射信号载波频率为30kHz, 40kHz, 50kHz,并

11、希望接收第二个电台的信号。收音机 使用高边调谐，即本振频率为20+40二60kHz；3用三个AM信号发生器来模拟三个电台；4分析超外差收音机的混频器输入、输出频谱图;5运行仿真并记录收音机收到的RF信号频谱图；6运行仿真并记录RF信号与本振混频后输出信号的频谱;7记录经带通滤波器后的中频信号频谱;8记录检波器解调后输出信号的波形。图3-7 AM超外差收音机设计仿真图3. 1.2AM收音机设计原理超外差技术广泛应用于无线通信中。图3-7是一个基本的超外差收音机的原 理框图。但本设计中为了节省仿真时间，采用20kHz作为中频频率，设三个电台的 发射信号载波频率为30kHz, 40kHz, 50kH

12、z,并希望接收第二个电台的信号。收音 机使用高边调谐，即本振频率为20+40二60kHz。用三个AM信号发生器来模拟三个 电台。超外差收音机的混频器输入、输出频谱图如图3-8所示，运行仿真并记录收 音机收到的中频信号频谱如图3-9所示，记录检波器解调后输出信号的波形如图 3-10所示，RF信号与本振混频后输出信号的频谱如图3-11所示，记录经带通滤波 器后的中频信号IF频谱如图3-12所示。八 kHz)图39中频信号频谱图310检波器解调后編出信号的波形超外差接收机的主要缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰， 如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等（见混频器）。例如，当接收频率为fc的

13、 信号时，如果有一个频率为f二fl+fi的信号也加到混频器的输入端，经混频后也能 产生中频信号，形成对原来的接收信号fc的干扰，这就是像频干扰。解决这个问题 的办法是提高高频放大器的选择性，尽量把山天线接收到的像频干扰信号滤掉。另 一种办法是采用二次变频方式。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455KHzo商业广播发射采用常规调幅， 调制度接近1,且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器 采用最简单的二极管包罗检波。本地振荡器的典型设置都高于所希望的解调的RF 信号，即所谓高边调谐。输入滤波器用于抑制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f有关的镜像频率2f信号。固定的中频IF滤波器用于提 高收音机的接收选择性。通过设讣陡山肖的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道 的能量最小。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. 2DSB调制与解调系统3. 2. 1DSB调制与解调的基本原理（1）调制的基本原理如果输入的基带信号没有直流分量，它与载波的乘积就是双边带信号，或称 双边带抑制载波信号。故其表达式为几（卜加険（oct故其原理图如图3-13所示。调制信号基带信号带通滤波器载波图3-13 DSB调