基于SystemView的2FSK的仿真与分析

洛阳理工学院课程设计报告课程名称通信原理设计题目基于SystemView的2FSK的仿真与分析专业通信工程班级B110507学号B11050729姓名陈银龙完成日期2013/12/16课程设计任务书设计题目：基于SystemView的2FSK系统的仿真与分析设计内容与要求：设计内容：1）了解SystemView的运行环境及应用领域；2）逐步熟悉各种通信系统的仿真，由简到难；3）运用所学专业知识对几个实际系统的仿真进行分析和比较；4)课设最后一天，独立按时完成老师指定的系统的仿真；5）选择其中一个系统仿真分析，并最终作为写设计报告的内容。设计要求：1）掌握SystemView系统的基本操作，并对简单通信系统进行仿真；2）运用所学知识独立完成对某一实际系统的仿真与分析；3）对某一实际系统完成仿真分析并按要求完成设计报告。指导教师：范文2013年12月16日课程设计评语成绩：指导教师：_______________年月日第1页目录前言...................................................................212FSK系统原理.......................................................31.12FSK调制原理..................................................31.22FSK解调原理..................................................32SystemView介绍.....................................................532FSK系统的设计与仿真...............................................63.12FSK键控法调制................................................63.22FSK相干解调法................................................83.22FSK非相干解调法.............................................104仿真结果与分析.....................................................124.1调制信号仿真分析...............................................124.2相干解调仿真分析...............................................134.3非相干解调仿真分析............................................135设计心得...........................................................136参考资料...........................................................14洛阳理工学院课程设计报告第2页前言通信的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，在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。通信的目的是传递消息中所包含的信息。通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统；数字通信系统是利用数字信号来传递信息的。根据信道中传输的信号是否经过调制，将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统，其中带通传输系统是对各种信号调制后传输的总称，调制方式有很多，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已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。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。SystemView仿真系统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。这次课程，要求了解SystemView的运行环境及应用领域，逐步熟悉各种通信系统的仿真，由简到难，运用所学对几个实际系统的仿真进行分析和比较，熟悉SystemView的运行环境，掌握SystemView系统的基本操作，并对简单通信系统进行仿真。这次课程设计要求掌握仿真的简单的通信系统有：模拟调制方式AM、DSB、SSB调制解调，数字调制方式仿真2ASK、2FSK、2PSK调制解调，抽样定理。在课设最后一天，独立按时完成老师指定的系统的仿真并最终选择其中一个系统仿真分析，最终作为写设计报告的内容。这次我所写实验报告是基于SystemView的2FSK系统的仿真与分析。洛阳理工学院课程设计报告第3页12FSK系统原理1.12FSK调制原理频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两点间变化，其表达式为：2FSK信号产生的方式主要有两种方法：一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用数字键控来实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一，如图1.1所示。图1.1数字键控法实现2FSK信号调制原理这两种产生2FSK信号的差异在于：由调频方法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间得相位不一定连续。1.22FSK解调原理常用的2FSK解调方法有两种，即相干解调法和非相干解调法。另外还有鉴频法、过零检测法、查分检测法。相干解调法是利用载波与已调信号进行相乘后滤波输出得到，在上面的2FSK中要两个载波，所以解调也要两个载波，分别与已调信号相乘后利用低通，最后相加即可得到我们的滤波输出，最后判压输出得到解调信号。非相干解调也是利用包络检波法检测得到的。过零检测法是基于2FSK信号的过零点数随不同频率而异，通过检测零点数目多少，从而区分两个频率的码元。原理框图如下：e2FSK（t）=Acos（ω1+ψn）当发送“1”时Acos（ω2+θn）当发送“0”时时洛阳理工学院课程设计报告第4页图1.22FSK非相干解调原理图图1.32FSK相干解调原理图图1.42FSK过零检测法原理图由图1.2可知2FSK非相干解调就是分别对双极性码进行，再对调制后的已调信号分别进行带通滤波，滤波完进行包络检波，包络检波器与一个整流器和低通滤波器是等价的。然后抽样判决，上面的大，则判“1”，下面的抽样值大，则判“0”。图1.3的相干解调也差不多，分别带通滤波之后进行与载波相乘，然后低通滤波，把2倍频的分量滤除掉。最后得到接近直流的分量，在进行抽样判决，若上面的值大，则判“1”，下面的大，则判“0”。注意若信噪比大，则不能用包络检波法，要用相干解调法进行解调。过零检测器来解调则是先进行限幅，把正弦波变成接方波的波形。然后微分，即可以得到跳变量，整流后把负的跳变量变成正的然后根据零点个数可以判断出其基带信号。最后低通，滤除高频分量。判压的零点个数原理就是把整流后的波进行脉冲展宽。下面只对2FSK的相干解调和非相干解调进行仿真。带通滤波器w1相乘器带通滤波器w2相乘器抽样判决器输出输入定时脉冲低通滤波器低通滤波器载波一载波二带通滤波器w1包络检波器带通滤波器w2包络检波器抽样判决器输入定时脉冲输出限幅微分整流脉冲展宽低通输入输出洛阳理工学院课程设计报告第5页2SystemView介绍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。使用SystemView,我们不用关心项目的设计思想和过程，而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。我们只用鼠标点击器图标即可完成系统的建模、设计和测试，而不用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。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。SystemView仿真系统具有许多的优点。1能仿真大量的应用系统。能在DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量的可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。特别适合于无线电话、无绳电话、调制解调器以及卫星通信系统等的设计；课进行各种系统是与/频域分析和谱分析；对射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。2快速方便的动态系统设计与仿真。SystemView图标库包括几百种信号源、接收端、操作符合功能块，提供从DSP、通信、信号处理、自动控制、直到构造通用数学模型等应用。信号源和接收端图标允许在SystemView内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。3在报告中方便地加入SystemView的结论。SystemView通过Notes(注释)很容易在屏幕上描述系统；生成的SystemView系统饿输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令插入微软word等文字处理器。4提供基于组织结构图方式的设计。通过利用SystemView中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，SystemView能很容易地建立复杂的系统。5多速率系统和并行系统。SystemView允许合并多种数据采样率输入的系洛阳理工学院课程设计报告第6页统，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痛ixnxitongd而设计于仿真，有利于提供整个系统的仿真速度，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。SystemView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滤波类型和FFT类型，并提供易于用DSP实现滤波器或线性系统的参数。7先进的信号分析和数据块处理。SystemView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岁仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器。SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。内部数据的图形放大、缩小、滚动、谱分析、标尺以及滤波等，全部都是通过敲击鼠标器实现的。8课扩展性。SystemView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SystemView中，如同系统内建的库一样使用。9完善的自我诊断功能。SystemView