信息与通信]基于systemview的模拟通信通信系统的仿真

信息与通信]基于systemview的模拟通信通信系统的仿真内容摘要：

系统。 5)多速率系统和并行系统 System View 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 System View 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滤波类型或线性系统的参数。 7)先进的信号分析和数据块处理 System View 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对仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器 8)可扩展性 System View 允许用户插入自己用 C/C++编写的用户代码库，插入的用户库自动集成到 System View中， 如同系统内建的库一样使用。 9)完善的自我诊断功能 System View 能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过指示出错的图符。 这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。 System View 是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态分析工具 ,它实现了功能的软件化 ,避开了复杂的硬件搭建 ,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 .本文利用 System View 软件设计模拟调制和解调电路 ,通过分析其输入输出波形验证所设计电路的正确性。 5 二 、 模拟幅度调制系统 幅度调制基本概念 模拟幅度调制是指用模拟基带信号去改变正弦型载波的幅度，使载波的幅度随着基带信号的变化而变化。 根据频谱特性的不同，通常把模拟幅度调制分为标准调幅（ AM）、抑制载波双边带调幅（ SCDSB）、单边带调幅（ SSB）、和残留边带调幅（ VSB） 4 种 .本章 将介绍常规双边带调幅（ AM），双边带调幅（ DSB） ，单边带调幅（ SSB）。 常规双边带调幅（ AM） AM 的调制与解调原理 1） 调制 原理 : 任意的 AM 已 调 信 号 可 以 表 示 为 Sam(t)=c(t)m(t) ，当m(t)=A0+f(t)。 c(t)=cos(ω ct+θ 0)，且 A0不等于 0 时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ω ct+θ 0) 图 21 常规 AM 调制系统框图 其中 A0 是外加的直流分量， f(t)是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号。 ω c=2π fc为载波信号的角频率， θ 0为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为 0。 常规 AM 通常可以用 上图所示的系统来实现。 2） 解调原理 : 采用同步检波法 (相干解调法 )： AO A0cos(ω ct) Cos(ω ct) f(t) Sω ct am(t) = [A0+f(t) ]cos(ω ct) 6 同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相（或固定相位差）的信号，成为同 步信号。 同步检波可由乘法器和低通滤波器实现，其原理见图 22 设输入普通调幅信号 uAM(t)仍如式所示，乘法器另一输入同步信号为 ur(t)=URMcosω ct 图 22 同步检波原理图 其中 k2是乘法器增益。 可见，输出信号中 含有直流，Ω ， 2ω c,2ω c177。 ω几个频率分量。 用低通滤波器取出直流和Ω分量，再去掉直流分量，就可恢复原调制信号。 如果同步信号与发射端载波同频 不同相，有一相位差θ，即 ur=Urmcos(ω ct+θ )，则乘法器输出中的 Ω分量为 21 K2UcmUrmMacosθ cosΩ t 若 θ是一常数 ，即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒定，则解调出来的 Ω分量仍与原调制信号成正比，只不过振幅有所减小。 当然 θ≠ 90176。 ，否则 cosθ =0, Ω分量也就为零了。 若 θ是随时间变化的，即同步信号与发射端载波之间的相位不稳定，则解调出来的 Ω分量就不能正确反映调制信号了。 7 仿真模型及结果波形图 1) 根据 AM 调制与解调原理，用 System View 软件建立一个仿真电路，如下图所示： 图 23 AM 调幅的 System View 仿真图 2)参数设置： ① 载波频率设置为 100Hz，调制信号为 18Hz； ② 增益参数为 2； ③ 低通滤波器： Design: Analog。 Lowpass, Butterworth Low Cuttoff=20Hz。 Poles=3 Filter input sample rate:1e+3 8 3)波形 说明及分析 ： 图 24 AM 调幅各信号波形总图 图 25载波波形 图 9 图 26 调制波形 图 图 27 已调波形 图 图 28 解调波形 图 综上所述，可以看出，采用常规双边带幅度调制传输信息的好处是解调电路简单，可采用包络检波法。 缺点是调制效率低，载波分量不携带信息，但却占据了大 10 部分功率，白白浪费掉。 如果抑制载波分量的传送，则可演变出另一种调制方式，即抑制载波的双边带调幅（ SCDSB）。 双边带调幅（ DSB） DSB 的调制与解调原理 1)调制原理： 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制，简称双边带 调 制 (DSB)。 双边带调制信号的时域表达式： SDSB(t)=f(t)cosω ct 双边带调制信号的频域表达式： SDSB(ω )=[F(ω +ω c)+F(ω － ω c)]/2 DSB 信号的实现： 图 29 DSB信号实现原理图 实 现双边带调制就是完成调制信号与载波信号的相乘运算。 原则上，可以选用很多种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幅信号一样，是基带信号带宽的两倍。 2)解调原理： DSB 信号只能采用相干解调。 其模型与 AM相干解调原理相同。 此时，乘法器输出 : 经过低通滤波器滤除高次项，得： c o s  c tf ( t )s DSB ( t ) 11 即无失真地恢复出原始电信号。 仿真模型及结果波形图 1) 根据 DSB 调制与解调原理，用 System View 软件建立一个仿真电路，如下图所示 : 图 210 DSB 调幅的 System View 仿真图 2)参数设置： ① 载波频率为 100HZ； ② 调制 信号频率为 10HZ； ③ 低通滤波器的截止频率为 30HZ,如下图示： 12 图 211 低通滤波器 参数设置 图 3)波形说明 :各波形的名称如波形图示 （载波，调制波，已调波，解调波 ）。 图 212 DSB 调幅各信号波形总图 13 综上所述，可以看出， 抑制载波的双边带幅度调制的好处是，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。 单边带调幅（ SSB） SSB 的调制与解调原理 1) 用相移法实现 SSB 信号的产生 : SSB信号的时域表达式为： twtwAtwtAts cmmcmms s B s ins in21c o sc o s21)( ` 式中， “ － ” 对应上边带信号， “+” 对应下边带信号； 表示把 的所有频率成分均相移 ，称 是 的 希尔波特变换。 根据上式可得到用 相移法行成 SSB信号的模型： 图 213 SSB 信号调制原理框图 相移法形成 SSB 信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号的所有频率分量严格相移 ，这一点即使近似达到也是困难的。 14 2)解调原理： 从 SSB 信号调制原理图中不难看出， SSB 信号的包络不再与调制信号 成正比，因此 SSB 信号的解调 采用相干解调。 如下图： 图 214 相干解调原理图 此时，乘法器输出 经低通滤波后的解调输出为 因而可得到无失真的调制信号。 仿真模型及结果波形图 1。