用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析.docx

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用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析

通信原理课程设计

课题名称:

用SystemView实现通信FSK系统的仿真与分析

系别:

计算机工程系

姓名:

学号:

班级:

通信051

指导老师:

2008年1月10号

摘要

阐述了用SystemView软件实现通信系统仿真的方法,并以二进制移频键控（2FSK）为例,详细论述了仿真过程、仿真结果表明，通过用SystemView软件仿真，可以很方便得到所设计电路的输出结果与分析波形。

关键词：

SystemView；通信系统；仿真

1引言

近二十年来,随着通信技术的发展,许多高校都开设了通信原理课程。

伴随着高校扩招带来的学生人数激增，使传统的通信原理实验箱类硬件实验方法受到挑战，虚拟实验的通信仿真软件受到越来越多的的关注。

动态系统仿真软件SystemView有教学中的应用进行了探讨和研究，并给出的实际仿真电路和有关波形图。

2SystemView的特点

SystemView是美国Elanix公司推出的基于Windows平台的动态系统仿真软件。

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。

3通信系统FSK仿真设计与分析

FSK是在数字信号调制中使用较典型的一种调制方式，其利用载波的频率变化来传递数字信息0或1。

由于其实现起来较容易、抗噪声与抗衰减的性能较好。

因此，在中低速数据传输（传输速率在1200bit/s以下）中得到了广泛的应用。

在二进制FSK中载波频率随着调制信号1或0而变，1对应载波频率f1，0对应于载波频率f2.二进制FSK已调信号的时域表达式为

二进制FSK的调制器可以采用调频电路实现，也可以用键控法实现。

解调器有相干解调和非相干解调，以下仿真的方法实现其过程。

4FSK仿真设计与分析

4．1调制器仿真设计与分析

调制器仿真设计原理，如图1所示

图12FSK调制器SystemView仿真电路图

具体参数为:

信号源码f1为正弦波,幅度为1V,频率为50HZ,相位为0.

信号源码f2为正弦波,幅度为1V,频率为100HZ,相位为0.

随机信号发生器为PN序列,幅度为500e-3V,偏值为500e-3V,频率为10HZ,电平数为2,相位为0.

调频模块为FM频率调制,载波幅度为1V,频率为50HZ,相位为0,调制增益为50HZ/V.

键控开关为单刀双掷开关,输出延时为0S阀值为100e-3V.

调频法:

在SystemView中二进制数据用伪随机序列PNSeq仿真出随机的0,1二进制数字信号,通过调频器FM调制,0对应50HZ,1对应100HZ.幅度A均为1V.

键控法:

在SystemView中二进制数据用伪随杨序列PNSeq仿真出出随机的0,1二进制数字信号,作为键控开关的控制信号,0对应50HZ,1对应100HZ.幅度A均为1V.仿真后的波形见图2.

（a）模拟调频法2FSK仿真输出波形

（b）键控法2FSK仿真输出波形

（c）输入的随机信号

图22FSK调制输出波形

一般说来,键控法得到了两个键控频率的相位是与二进制数据序列无关的,反映在输出波形上，仅表现出f1与f2的相位是不连续的；而用模拟调频法时,f1与f2的相位是连续的。

由图中可见,模拟调频法2FSK输出波形是连续的;键控法输出波形是不连续的,这与理论分析结果相吻合.

4.2解调器仿真设计与分析

4.2.1非相干解调实现

2FSK非相干解调器仿真设计原理如图3所示.设计解调电路时,先将调制后带有高斯噪声的信号分别送入带通滤波器,由带通滤波器将100HZ和150HZ信号分开,其带通滤波通带宽度分别设计为80-130HZ和120-170HZ;然后送入半波整流器、低通滤波器，再经过比较器比较、整形，信号就解调还原成传输的伪随机信号。

选用合适的器件实现包络检波器的功能，2FSK信号用包络检波法解调，包络检波器可由半波整流器与低通滤波器串联实现其功能。

半波整流器的功能描述为

选用的模拟滤波器为低通滤波器，截止频率设置为5HZ。

这样设置后通过包络检波的两路信号波形如图4所示。

图32FSK非相干解调器SystemView仿真电路图

具体参数为:

信号源码f1为正弦波,幅度为1V,频率为100HZ,相位为0.

信号源码f2为正弦波,幅度为1V,频率为150HZ,相位为0.

随机信号发生器为PN序列,幅度为500e-3V,偏值为500e-3V,频率为10HZ,电平数为2,相位为0.

高斯噪声标准差为0.15V,均值为0V.

延时时间为150e-3

切比锲夫带通滤波器1下限频率为80HZ,上限频率为130HZ.

切比锲夫带通滤波器2下限频率为120HZ,上限频率为170HZ.

切比锲夫低通滤波器1截至频率为5HZ.

切比锲夫低通滤波器2截至频率为5HZ.

（a）半波整流器1输出波形

（b）半波整流器2输出波形

图4包络检波的两路信号波形

（a）输入的伪随机序列

（c）调制波形

（b）解调后的波形

图5输入信号波形与2FSK非相关解调输出波形

4.2.2相干解调实现

相干解调实现图与图3基本相同,只要将半波整流器位置分别换为相干解调器即可,但相干解调器的解调源要的载波源对应相同,其输出结果同图5.

运行上述系统后,在分析窗口中得到的结果可以看出,解调后的信号与输入的伪随机序列相仿.

5结束语

通过输入输出波形的对比,可知SystemView仿真电路图设计是否正确.使用SystemView可方便、快捷地实现各种通信系统的仿真设计实验，根据各模块的对话窗口依照设计需要设置合理参数,通过分析窗口观测相应波形,同时可以对系统进行分析调试,并验证系统的正确性.比用硬件进行通信工程实验节省经费、易改变实验内容，在高校中采用此种实验，可让学生发挥想像力设计实验，通过分析实验结果，可方便纠正错误。

不断改进实验，从而激发学生的创新意识。

6参考文献：

[1]罗卫兵,孙桦,张捷.SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计[M].西安:

西安电子科技大学出版社,2001:

3-5.

[2]樊昌信.通信原理教程[M].北京:

电子工业出版社,2004:

127-128.

[3]曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:

清华大学出版社,1992:

254-256.

[4]李东生,左洪浩.SystemView系统设计及仿真入门与应用[M].北京:

电子工业出版社,2002:

120-156.

[5]青松,程岱松,武建华,等.数字通信系统的SystemView仿真与分析[M].北京;电子工业出版社,2001:

53-135.