基于SystemView的通信系统仿真实验指导书

1、基于SystemView的通信系统仿真实验指导书目 录第一部分 SystemView简介11.1 SystemView的基本特点11.2 SystemView各专业库简介21.3 System View的基本操作5第二部分 通信原理实验92.1 常规调幅(AM)92.2 双边带调制(DSB)122.3 单边带调制(SSB)14第一部分 SystemView简介System View是由美国ELANIX公司推出的基于PC的系统设计和仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的开发设计数字信号处理（DSP）系统，通信系统，控制系统以及构造通用数字系统模型的可视化软件环境。1.1 SystemVie

2、w的基本特点1动态系统设计与仿真(1) 多速率系统和并行系统：SYSTEMVIEW允许合并多种数据速率输入系统，简化FIR FILTER的执行。(2) 设计的组织结构图：通过使用METASYSTEM(子系统)对象的无限制分层结构，SYSTEMVIEW能很容易地建立复杂的系统。(3) SYSTEMVIEW的功能块：SYSTEMVIEW的图标库包括几百种信号源,接收端，操作符和功能块，提供从DSP、通信信号处理与控制，直到构造通用数学模型的应用使用。信号源和接收端图标允许在SYSTEMVIEW内部生成和分析信号以及供外部处理的各种文件格式的输入/输出数据。(4) 广泛的滤波和线性系统设计：SYST

3、EMVIEW的操作符库包含一个功能强大的很容易使用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。2信号分析和块处理SYSTEMVIEW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完成系统仿真生成数据的先进的块处理操作的接收端计算器。接收端计算器块处理功能：应用DSP窗口，余切，自动关联，平均值，复杂的FFT，常量窗口，卷积，余弦，交叉关联，习惯显示，十进制，微分，除窗口，眼模式，FUNCTION SCALE，柱状图，积分，对数基底，数量相，MAX，MIN，乘波形，乘窗口，非，覆盖图，覆盖统计，解相，谱，分布图，

4、正弦，平滑，谱密度，平方，平方根，减窗口，和波形，和窗口，正切，层叠，窗口常数。1.2 SystemView各专业库简介SystemView的环境包括一套可选的用于增加核心库功能以满足特殊应用的库，包括通信库、DSP库、射频/模拟库和逻辑库，以及可通过用户代码库来加载的其他一些扩展库。1.2.1 通信库SytemView的通信库包含设计和仿真一个完整的通信系统必要的工具，包括代表各种模块功能的图标如纠错编解码、基带脉冲成形、调制、信道模型、解调、数据恢复等。1.2.2 DSP库SystemView的DSP库能够在待运行的DSP芯片模型基础上仿真DSP系统。这个库支持大多数DSP芯片的算法模式。

5、例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP算法操作符。还包括高级处理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR等。1.2.3 逻辑库SystemView逻辑库包括像与非门这样的通用器件的图标。这些图标包括：74系列器件功能图标和用户自己定制的图标。1.2.4 射频/模拟库SystemView模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件。例如：混合器、放大器和功率分配器。1.2.5 用户代码库SystemView的用户代码库允许用户自己使用C或C语言编写特定的功能模块来插入提供的模板。这些模板支持大多数商用的C或C编译器。1.3 System View的基本操作SystemView提

6、供一种可视化、动态的系统模式。利用功能元件库中的Token来代表某一种处理过程，在SystemView系统窗口中完成系统或子系统的设计。设计的过程便是在系统窗口中从不同的元件库中选择Token，并在设计区域中连接、搭建基本系统，设置每一个Token的参数，控制系统的起始时间、中止时间、采样频率，最后从分析窗中分析结果，从而达到系统设计和分析的目的。1.3.1 SystemView系统窗1. 第一行 每一级菜单都包含下拉菜单,具体功能在状态栏中均有提示。2. 第二行 包括：清屏删除元件删除连线连接复制元件加注释中止执行运行系统定时分析窗口开子系统新建子系统根轨迹波特图重画图标反转这些工具条执行的

7、功能可分为以下三种:(1) 元件的选取和连线等(2) 系统的起始和时间控制等(3) 系统窗口和别的窗口的切换用工具条可对一组元件进行操作，其步骤如下：首先单击欲使用的工具条，再按住Ctrl键，用鼠标拖出包含一组元件的设计区，便可对一组元件进行块操作。3. 左侧竖栏为元件库一进入SystemView后，显示库有SourceToken, MetaSystemToken，AdderToken，MetaSystem I/O Token，Operator Token， MultiplierToken，Sink Token。单击元件库上方的键 (Library Button) 可切换到剩余的元件库中。其分

8、别有UserCode，Logic Token， ComunicationToken，RF/Analog Token，DSP Token。利用不同的元件，我们便可组合搭接各种模拟、数字系统，并对其进行分析。4. 状态栏在系统窗口的底端是状态栏，用于显示系统模拟的状态信息或元件参数。当鼠标置于某元件上时，该元件的参数便自动显示于状态栏中。也可用鼠标右键单击元件，会弹出一消息框显示该元件的参数信息。1.3.2 SystemView分析窗1. 第一行 包括：2. 第二行 包括：图标1 =窗口更新 图标2 =画面打印 图标3 = 画面恢复图标4 =点绘 图标5 = 连点 图标6 = 显示坐标图标7 =窗

9、口垂直排列 图标8 = 窗口水平排列 图标9 = 窗口层叠图标10=X轴对数化 图标11=Y轴对数化 图标12=窗口最小化图标13=窗口最大化 图标14=动态模拟 图标15=统计图标16=返回系统窗口1.3.3 创建系统步骤这里以一个简单幅度调制系统的创建过程为例，主要用到了正弦波源，乘法器，加法器，增益放大器等器件。1. 创建正弦波源(1) 双击“库源”图标，进入源库菜单；(2) 在源库菜单内单击“Sinusind”图标，选中该元件；(3) 再单击“Parameter”按钮，进入参数设置菜单；(4) 在参数设置菜单内，按不同系统的要求，设置参数后，单击“OK”键返回源库菜单；(5) 在源库菜

10、单内，单击“OK”键返回系统窗。(演示)2. 安置乘法器、加法器和增益放大器等元件，例如创建增益放大器的操作步骤如下：(1) 双击“操作库”图标，进入操作库菜单；(2) 在操作库菜单内单击“增益放大器”图标，选中该元件；(3) 再单击“Parameter”按钮，进入参数设置菜单；(4) 设置放大倍数为4，单击“OK”键返回操作库菜单；(5) 在操作库菜单中，单击“OK”键返回系统库菜单；乘法器，加法器的创建则直接双击对应的元件库即可。3. 连接器件，运行系统(1) 单击连接按钮，再单击设计区中的起始元件和终止元件(有方向)(演示)(2) 在SystemView系统窗的工具栏内单击时间图标，进入

11、运行菜单,在系统窗StopTime栏内键入运行时间(例:0.5秒),在SampleFrequence栏中键入系统采样频率(例：20,000Hz),在Loop栏中键入系统的循环次数,单击Update按钮,看参数是否设置正确，单击OK键返回系统窗口(3) 在系统窗口的工具栏内单击运行图标，系统进入运行状态，并等待运行结束。4. 系统的分析单击系统窗工具栏中的分析窗按钮，进入分析窗即可分析波形、比较波形、绘制功率谱、眼图等。(演示)第二部分 通信原理实验2.1 常规调幅(AM)一概述在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化，或者输出已调信号的幅度与输入调制

12、信号f(t)呈线性对应关系，这种调制称为标准调幅或一般调幅，记为AM。本实验采用这种方式。二实验原理及其框图1. 调制部分标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。AM信号时域表达式为：其中：A0为载波幅度，wc为载波频率，m(t)为调制信号。其频域表示式为：其原理框图2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。原理框图三实验步骤1根据AM调制与解调原理，用Systemview软件建立一个仿真电路，如下图所示：图1 仿真电路2. 元件参数配置Token 0: 被调信息信号正弦波发生器 （频率=50 Hz）Token

13、1,8: 乘法器Token 2: 增益放大器 （增益满足不发生过调制的条件）Token 4: 加法器Token 3,10: 载波正弦波发生器 （频率=1000 Hz）Token 9: 模拟低通滤波器 （截止频率=75 Hz）Token 5,6,7,11: 观察点分析窗3. 运行时间设置运行时间=0.5 秒 采样频率=20,000 赫兹4. 运行系统在Systemview系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token5,6,7,11四个点的波形。5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。四实验报告1. 观察实验波形：Token 7被调信息信号波形；Token 6载波波形；Token 11已调

14、波形；Token 5解调波形。2. 整理波形，存入实验文档AM01，并与参考文档AM02相比较。3. 改变增益放大器的增益，观察过调制现象，说明为什么不能发生过调制。4. 观察AM的功率谱，分析说明实验结果与理论值之间的差别。5. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。2.2 双边带调制(DSB)一概述在标准调幅时,由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低。为了提高调制效率，在标准调幅的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中。这种调制方式称为抑制载波双边带调幅，简称双边带调制(DSB)。二实验原理实现双边带调制就是完成调制信号与

15、载波信号的相乘运算。原则上,可以选用任何非线性器件或时变参量电路来实现乘法器的功能，如平衡调制器或环形调制器。通常采用的平衡调制器的电路简单、平衡性好，并可将载波分量抑制到-30-40dB。双边带调制节省了载波功率，提高了调制效率，但已调信号的带宽仍与调制信号一样，是基带信号带宽的两倍。由于双边带信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移，所以属于线性调制。双边带调制信号的时间表示式：双边带调制信号的频域表示式：三实验步骤1. 用Systemview软件建立的一个DSB系统仿真电路如下图示。2. 元件参数的配置Token 0：被调信息信号正弦波发生器（频率=50 Hz）Token 1,5：乘法器Tok

16、en 2：载波正弦波发生器（频率=1000 Hz）Token 6：模拟低通滤波器（截止频率=75 Hz）Token 4,7,3：观察点分析窗3. 运行时间设置运行时间=0.5 秒 采样频率=20,000 赫兹4. 运行系统在Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token 4,7,3三个点的波形。5. 功率谱 在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。 四实验报告1. 观察实验波形 ：Token 4被调信息信号波形； Token 7已调波形；Token 3解调波形。2. 整理波形，存入实验文档DSB01，并与参考文档DSB02相比较。3. 观察DSB的功率谱，并与AM信号相比较，说

17、明其优劣。4. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。2.3 单边带调制(SSB)一概述双边带信号虽然抑制了载波，提高了调制效率，但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍，而且上、下边带是完全对称的，它们所携带的信息完全相同。因此，从信息传输的角度来看，只用一个边带传输就可以了。我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。采用单边带调制，除了节省载波功率，还可以节省一半传输频带。二实验原理由于单边带调制中只传送双边带信号的一个边带(上边带或下边带)，因此产生单边带信号的最简单方法，就是先产生双边带信号然后让它通过一个边带滤波器，这种产生单边带信号的方法称为滤波法。如下图示：滤波法