通信原理System view仿真实验指导文档格式.docx

1、 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。 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

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

3、统设计和分析的目的。 1.3.1 SystemView 系统窗 1. 第一行 菜单栏 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 工具栏 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

4、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Lib键 （Library Button） 可切换到剩余的元件库中。 其分别有 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

5、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 菜单栏 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

6、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

7、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； （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

8、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） 1 振幅调制（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

9、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： ttmAtscAM cos）（）（0 其中： A0为载波幅度， c为载波频率， m（t）为调制信号。 其频域表示式为： ）（ ）（ 21）（ ）（ ）（ 0ccccAMMMAS 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 sm（t） 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： m（t）A0cos ctsAM（t）带通

10、滤波器sm（t）n（t）ni（t）mo（t）no（t）低通滤波器cos ct）（tsd）（tnd 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=1000 Hz） Token 1,2: 乘法器 Token 3: 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=50 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 Systemv

11、iew 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

12、的影响。 2 振幅键控（ASK） 一 概述 为使数字信号在带通信道中传输， 必须对数字信号进行调制。 在振幅键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。 最简单的形式是载波在二进制调制信号 1或 0 控制下通或断， 这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK）。 二 实验原理及其框图 1 调制部分： 二进制幅度键控的调制器可用一个相乘器来实现。 对于 OOK 信号， 相乘器则可以用一个开关电路来代替。 调制信号为 1 时， 开关电路导通， 为0 时切断。 OOK 信号表达式： sOOK（t） = a（n）Acos（ ct） 式中： A载波幅度， c载波频率， a（n）二进制数字信号 原理框图 基带

13、信号 a（n） 已调信号 sOOK（t） 载波 Acos（ ct） 2 解调部分： 原理框图 sOOK（t） 解调信号 （n） 载波 Acos（ ct） 三 实验步骤 1 根据 ASK 调制与解调原理， 用 Systemview 软件建立一个仿真电路， 如下图所示： 低通滤波2 元件参数配制 Token 0： 基带信号PN 码序列（频率=50Hz， 电平=2level， 偏移=1V） Token 1,2： 乘法器 Token 3,7： 载波正弦波发生器（频率=1000Hz） Token 4： 模拟低通滤波器 （截止频率=225Hz） Token 5,6,8： 观察点分析窗 3 运行时间设置 运

14、行时间=0.5 秒， 采样频率=20,000Hz 4 运行系统 在 Systemview 系统窗内运行该系统后， 转到分析窗观察 Token5,6,8 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 5基带信号波形， Token 6调制波形， Token 8解调波形。 2 整理波形， 存入实验文档 ASK01， 并与参考文档 ASK02 相比较。 3 观察 ASK 的功率谱， 结果存入 ASKP 文件中， 以便与后面实验相比较。 4 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， 对实验结果进行比较，

15、 说明参数改变对结果的影响。 3 频移键控（FSK） 一 概述 FSK 是数字信息传输中使用较早的一种调制方式， 它的主要优点是： 实现起来比较容易， 抗噪声与抗衰落的性能较好。 故在中低速数据传输中得到广泛应用。 二 实验原理及其框图 FSK 是用数字基带信号去调制载波的频率。 因为数字信号的电平是离散的，所以， 载波频率的变化也是离散的。 在本实验中， 二进制基带信号是用正负电平表示。 对于 2FSK， 载波频率随着调制信号 1 或1 而变， 1 对应于载波频率 f1，1 对应于载频 f2。 1 调制部分： 用数字信号调制载波的频率。 且 2FSK 可以看作是两个不同载频的 ASK 已调信

16、号之和。 Acos（ 1t） a（n）=1 sFSK（t）= Acos（ 2t） a（n）=1 原理框图 基带信号 a（n） Acos（ 1t） sFSK（t） Acos（ 2t） 2 解调部分： 2FSK 信号可看成是两个载频不同的 ASK 信号， 有相干和非相干两种解调方式， 这里采用相干方式。 原理框图 sFSK（t） 相干载波 Acos（ 1t） 解调信号 （t） 相干载波 Acos（ 2t） 倒 相 门 门LPLP三 实验步骤 1 根据 2FSK 调制与解调原理， 用 Systemview 软件建立一个仿真电路如下图所示： 2 元件参数的配置 Token 0： 基带信号PN 码序列（

17、频率=50Hz， 电平=2Level， 偏移0V） Token1,17： 反相器 Token2,3： 半波整流器（门限=0V） Token4,5,7,8： 乘法器 Token6,13： 加法器 Token9,10,18,19： 载波正弦波发生器（f1=500Hz， f2=1000Hz） Token11,12： 模拟低通滤波器（截止频率=225Hz， 极点个数=7） Token14,15,16： 观察点分析窗 3 运行时间设置 运行时间=0.5 秒， 采样频率=20,000Hz 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 14,15,16 三个点的

18、波形。 Token 14基带信号波形， Token 15调制波形， Token 16解调波形。 2 整理波形， 存入实验文档 FSK01， 并与参考文档 FSK02 相比较。 3 观察功率谱， 结果存入 FSKP 文档中， 以便与后面实验相比较。 4 设极点个数是缺省值（3 个）， 观察结果， 并分析原因。 5 改变载波频率， 观察功率谱， 并得出有用的结论。 6 分析说明实验结果与理论值之间的差别。 4 相移键控（PSK） 一 概述 用数字信号的离散值对载波的幅度、 频率、 相位进行键控， 可获得 ASK、FSK 和 PSK。 这三种调制方式在抗加性噪声能力、 信号频谱利用率等方面， 以相干

19、 PSK 性能最好。 目前相干 PSK 已在中、 高速传输数据时得到了广泛应用。 二 实验原理及其框图 二进制相移键控（2PSK） 就是根据数字基带信号的两个电平， 使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。 通常， 两个载波相位相差 弧度， 故有时又称为反相键控（PRK）。 如果被调制的二进制信号是用正负电平表示， 那么， 2PSK 与双边带抑制载波调幅（DSB） 是完全等效的。 因此， PSK 信号可以写成如下形式： sPSK（t）=Aa（n）cos（ ct+ ） 1 调制部分： 在 2PSK 中， 通常用相位 0 或 180 来分别表示 1 或1。 在这里用调相法来生成 2P

20、SK： 将数字信号与载波直接相乘。 这也是 DSB 信号产生的方法。 s2PSK（t）=cos（ 0t+ i） , I =0 或 Acos（ 0t） a（n）=1 s2PSK（t） = Acos（ 0t） a（n）=1 原理框图： 双极性基带信号 a（n） 已调信号 s2PSK（t） 载波 Acos（ ct） 2 解调部分： 2PSK 必须采用相干解调， 如何得到同步载波是个关键问题。 原理框图： s2PSK（t） 解调信号 （n） 本地载波 Acos（ 0t） LP 三 实验步骤 1 根据 2PSK 调制与解调原理， 用 Systemview 软件建立两个仿真电路： （1） 在理想无噪声情况

21、下电路图一： （图一） （2） 在有高斯噪声情况下电路图二： （图二） 2 元件参数配置： （1） Token0： 基带信号PN 码序列（频率=50Hz， 电平=2Level） Token 3,8： 载波正弦波发生器（频率=1000Hz ） Token 1,2： 乘法器 Token 4： 低通滤波器（截止频率=225Hz） Token 5,6,7： 观察点分析窗 （2） Token 9： 加法器 Token10： 高斯噪声（功率密度=0.000001W/Hz） 其余同（1） 3 运行时间设置 电路 1： 运行时间=0.5 秒， 采样频率=20,000Hz 电路 2： 运行时间=1 秒， 采样频

22、率=20,000Hz 4 运行系统 在 Systemview 系统窗内分别运行电路 1， 2 后， 转到分析窗观察 Token 5,6,7三个点的波形。 5 功率谱 在电路 1 的分析窗内功率谱。 6 眼图 分别绘出系统在理想无噪情况和有噪声的情况下的眼图 1 和眼图 2。 四 实验报告 1 观察电路 1 的实验波形： Token 5基带信号波形， Token 6调制波形， Token 7解调波形。 2 整理波形， 存入实验文档 PSK01， 并与参考文档 PSK02 相比较。 3 观察电路 1 的 PSK 功率谱， 结果存入 PSKP 文件中， 以便与后面实验相比较。 4 观察 2PSK 的眼图 1， 2 的不同之处， 并分析原因。 5 改变噪声功率值， 观察噪声对眼图的影响， 理解眼图的作用。 6 考虑在绘制眼图时， 为什么要加长系统运行时间， 以及参数Length的取值根据。