1、畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 題目：數(shù)字頻帶調(diào)制的仿真姓 名 * 學(xué) 號 * 院 系 * 專 業(yè) * 指導(dǎo)教師 * 2011年*月*日 摘 要隨著計算機軟件技術(shù)的飛速發(fā)展, 出現(xiàn)了許多先進的EDA ( Electronic Design Automatic) 技術(shù)。通過仿真軟件可對通信系統(tǒng)進行多種方案設(shè)計和參數(shù)實驗, 得到最佳設(shè)計方案。介紹通信系統(tǒng)原理用美國Elanix 公司系統(tǒng)仿真軟件Systemview仿真和分析的方法, 詳細闡述對通信系統(tǒng)的動態(tài)仿真步驟。利用該軟件可直觀地了解通信系統(tǒng), 同時系統(tǒng)的動態(tài)性仿真是對驗證性實驗的有益補充。詳細闡述二進制振幅鍵控（2ASK）、二進制移頻鍵控（2FS

2、K）、二進制移相鍵控（2PSK）、二進制差分相位鍵控（2DPSK）調(diào)制與解調(diào)及其仿真。幫助自己理解掌握抽象的知識, 同時培養(yǎng)自己的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。關(guān)鍵字：Systemview；調(diào)制與解調(diào)；2ASK；2FSK；2PSK；2DPSK。目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc291270535 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc291270535 h 1 HYPERLINK l _Toc291270536 第二章 Systemview介紹 PAGEREF _Toc291270536 h 4 HYPERLINK l _Toc291270537 第三章 2ASK

3、系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc291270537 h 5 HYPERLINK l _Toc291270538 3.1 2ASK調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析 PAGEREF _Toc291270538 h 5 HYPERLINK l _Toc291270539 3.2 2ASK系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc291270539 h 7 HYPERLINK l _Toc291270540 3.1.1 2ASK相干解調(diào) PAGEREF _Toc291270540 h 7 HYPERLINK l _Toc291270541 3.2.1 2ASK非相干解調(diào) PAGEREF _Toc291270541

4、 h 10 HYPERLINK l _Toc291270542 第四章 2FSK系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc291270542 h 13 HYPERLINK l _Toc291270543 4.1 2FSK調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析 PAGEREF _Toc291270543 h 13 HYPERLINK l _Toc291270544 4.2 2FSK系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc291270544 h 15 HYPERLINK l _Toc291270545 4.2.1 2FSK相干解調(diào) PAGEREF _Toc291270545 h 15 HYPERLINK l _Toc291

5、270546 2FSK非相干解調(diào) PAGEREF _Toc291270546 h 18 HYPERLINK l _Toc291270547 第五章2PSK系統(tǒng) PAGEREF _Toc291270547 h 22 HYPERLINK l _Toc291270548 5.1 2PSK調(diào)制與解調(diào)基本原理及分析 PAGEREF _Toc291270548 h 22 HYPERLINK l _Toc291270549 5.2 2PSK系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc291270549 h 22 HYPERLINK l _Toc291270550 5.2.1 2PSK相干解調(diào) PAGEREF _Toc

6、291270550 h 22 HYPERLINK l _Toc291270551 第六章 2DPSK系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc291270551 h 25 HYPERLINK l _Toc291270552 6.1 2DPSK調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析 PAGEREF _Toc291270552 h 25 HYPERLINK l _Toc291270553 6.2 2DPSK系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc291270553 h 26 HYPERLINK l _Toc291270554 6.2.1 2DPSK相干解調(diào) PAGEREF _Toc291270554 h 26 HYPERL

7、INK l _Toc291270555 第七章 總結(jié) PAGEREF _Toc291270555 h 30 HYPERLINK l _Toc291270557 參考文獻 PAGEREF _Toc291270557 h 34 HYPERLINK l _Toc291270558 附 錄 PAGEREF _Toc291270558 h 35 HYPERLINK l _Toc291270559 附錄A SystemView圖符功能表 PAGEREF _Toc291270559 h 35 HYPERLINK l _Toc291270560 附錄B SystemView信號源介紹 PAGEREF _Toc

8、291270560 h 37第一章 緒 論通信就是信息的傳輸，在當(dāng)今高度信息化的社會，信息和通信已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的“命脈”。信息作為一種資源，應(yīng)該得到很好地利用，因此我們必須對信息進行有效地傳輸。通信的目的就是傳遞消息所包含的信息。1837年莫爾斯發(fā)明的有線電報開創(chuàng)了利用電傳輸信息的新時代，從此，人類的信息的共享越來越好的得到了利用也是對于通信系統(tǒng)主要由以下幾個模型組成：信息源發(fā)送設(shè)備信 道接受設(shè)備信宿噪聲源模擬通信系統(tǒng)是用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，數(shù)字通信系統(tǒng)式利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，目前在無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在現(xiàn)實中的通信業(yè)務(wù)都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在通信系統(tǒng)的剛剛

9、開始啟蒙狀態(tài)，模擬通信系統(tǒng)得到了比數(shù)字系統(tǒng)更為廣泛的應(yīng)用，但是在現(xiàn)在的數(shù)字通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)展速度很明顯超過模擬通信，成為數(shù)字當(dāng)代通信技術(shù)的主流。通信系統(tǒng)又具有很多的優(yōu)點：抗干擾能力強，噪聲不積累，傳輸差錯可控，易于加密處理，保密性好等等。但是現(xiàn)實中存在的基本上都是模擬信號，所以我們通信要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，裝換成數(shù)字信號后，我們就要對數(shù)字信號序列進行數(shù)字傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)雖然有這么多的優(yōu)勢，但是，模擬通信系統(tǒng)仍然得到了很好的利用，這是由于在模擬通信在一些通信地方仍然具有其自己的特點，如模擬通話，模擬通信系統(tǒng)占有的帶款展，在通信的路數(shù)不需要很多的情況下，我們的模擬通信系統(tǒng)就具有數(shù)字通

10、信系統(tǒng)的不具有的經(jīng)濟性。在通信中有兩大資源，一個是信道帶寬，另一個是送源功率，能很好的減少這兩種資源或者得到有效的利用，我們就認為這個通信系統(tǒng)在這種情況下就是較好的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)的模型如下：信源編碼信息源加密信道編碼數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字解調(diào)信道譯碼解密信源譯碼受信者噪聲源源數(shù)字調(diào)制與解調(diào)模塊是此論文設(shè)計的內(nèi)容，論文設(shè)計是一次綜合實驗的檢測，是對整個通信系統(tǒng)的更好的實際性的理解，在設(shè)計時遇到的問題，得到解決的同時，更好的理解了我們 通信系統(tǒng)的設(shè)計的思路和對通信系統(tǒng)的印象的加深。數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成合適的在信道中傳輸帶通信號?；镜臄?shù)字調(diào)制有振幅調(diào)制（ASK）、頻

11、移鍵控（FSK）、絕對相移鍵控（PSK）、相對相移鍵控（DPSK）。在接受端可以采用相關(guān)解調(diào)和非相干解調(diào)還原數(shù)字基帶信號。數(shù)字解調(diào)就是還原基帶信號。本論文就是基于Systemview的通信系統(tǒng)的仿真，也就是在Systemview軟件環(huán)境下進行二進制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng)的設(shè)計、二進制移頻鍵控（2FSK）系統(tǒng)的設(shè)計、二進制移相鍵控（2PSK）系統(tǒng)的設(shè)計、二進制差分相位鍵控（2DPSK）系統(tǒng)的設(shè)計，具體Systemview軟件的應(yīng)用和通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真下面會具體介紹。第二章 Systemview介紹SystemView是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運行的用于系統(tǒng)仿真分析

12、的可視化軟件工具，它使用功能模塊(Token)去描述程序，無需與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問與調(diào)整參數(shù)，方便地加入注釋。利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。用戶在進行系統(tǒng)設(shè)計時，只需從System View配置的圖標(biāo)庫中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。SystemView的庫資源十分豐富，包括含若干圖標(biāo)的基本庫（Main Library）及

13、專業(yè)庫(Optional Library)，基本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運算器等；專業(yè)庫有通訊（Communication）、邏輯（Logic）、數(shù)字信號處理（DSP）、射頻/模擬（RF/Analog）等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和方案論證，尤其適合于無線 、無繩 、尋呼機、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng)；并可進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路（混合器、放大器、RLC電路、運放電路等）進行理論分析和失真分析。詳細的SystemView功能庫介紹見附錄一。Systemview是用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析

14、平臺。從濾波器設(shè)計、信號處理、完整通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真，到一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)的模型的建立等各個領(lǐng)域。第三章 2ASK系統(tǒng)設(shè)計3.1 2ASK調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息的，而其頻率和初始相位寶石不限，在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應(yīng)二進制的信息“0”和“1” 。其表達式為： F(t)= Acos wc t 當(dāng)發(fā)送1時 0 當(dāng)發(fā)送0時二進制振幅基本解調(diào)有兩種方法：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)也叫同步檢測法，分相干解調(diào)通常用包絡(luò)檢波法。其各有優(yōu)點，在信噪比小時，包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢，因為其檢波設(shè)備簡單，性價比高，而在信噪比相對較大時，相干解調(diào)

15、具有優(yōu)勢，因為這種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。相干解調(diào)的原理圖如下：圖3.1 2ASK相干解調(diào)原理框圖非相干解調(diào)的原理圖如下： 圖3.2 2ASK非相干解調(diào)原理框圖觀察圖3.1中的2ASK相干解調(diào)原理，二進制基帶信號與載波相乘后變成2ASK調(diào)制信號，其中“1”出現(xiàn)的地方有正弦載波波形，其余都為0，在加入噪聲后基本一樣，只是在調(diào)制信號的幅度不一樣，若噪聲較大，則不能用非相干解調(diào)，相干解調(diào)是包含噪聲的調(diào)制波，為了使后面的抽樣判決更準(zhǔn)確，應(yīng)該在接收之前通過一個帶通濾波器，若信噪比小，也可以不加。解調(diào)是利用載波信號區(qū)與已調(diào)信號相乘后，得出一個頻率更高的諧波分量和一個直流分量，我們只需要得到其中的直流分

16、量即可，因此加個低通濾波器可以實現(xiàn)低通濾波，濾除高頻成分，保留我們所需的直流成分，即原輸入基帶信號，但是通常也還是不行，其波形不是矩形，我們要進行電壓判決。判決的輸出即為原始信號。定時脈沖為抽樣判決的判決電平。設(shè)置判決電平的大小影響我們電壓判決輸出，我們在這里面最佳判決電平為0.25V電壓（因為基帶信號基帶信號設(shè)置的是單極性碼，且幅度設(shè)置為0.5V）。圖3.2中的2ASK非相干解調(diào)（即2ASK的包絡(luò)檢波）也是將調(diào)制信號進行全波整流器進行整流，然后低通濾波，就可以得到不平滑的輸出波形，再抽樣判決，最終得出我們需要的原始基帶信號。需要注意的是，判決電平要設(shè)置準(zhǔn)確，不然會導(dǎo)致判決有誤碼現(xiàn)象。3.2

17、2ASK系統(tǒng)仿真3.1.1 2ASK相干解調(diào)1）2ASK相干解調(diào)波形仿真圖圖3.3 2ASK相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機序列PN Seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個二進制符號, 調(diào)制載波為20Hz。圖符1: 乘法器圖符2: 乘法器圖符3: 低通濾波器。圖符4: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20Hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負數(shù)N egate。圖符5：低通濾波器圖符6，7,8,11：接收器。圖符9: 單刀雙擲開關(guān)SPDT圖符10：信號源庫中的“矩形波”, 即本地從圖中可知在信噪比小時，包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢，因為其檢波設(shè)備簡單，性價

18、比高，而在信噪比相對較大時，相干解調(diào)具有優(yōu)勢，因為這種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。數(shù)字通信在近20年來得到了迅速的發(fā)展,其原因是: (1) 抗干擾能力強 (2) 便于進行各種數(shù)字信號處理 (3) 易于實現(xiàn)集成化 (4) 經(jīng)濟效益正趕上或超過模擬通信 (5) 傳輸與交換可結(jié)合起來,傳輸 與傳輸數(shù)據(jù)也可結(jié)合起來,成為一個統(tǒng)一整體,有利于實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。本設(shè)計主要研究數(shù)字通信過程中的調(diào)制解調(diào)過程。 從原理上說受調(diào)載波可以是任意的, 只要已調(diào)信 號適合心動的傳輸就可以了,但是實際上,大多數(shù)通信系統(tǒng)中,都選擇正弦信號作為載波。這是因為 正弦信號簡單,便于產(chǎn)生和接收。2) 觀察并分析“分析窗口”的波形

19、A）輸入的二進制基帶波形： 圖3.4 2ASK相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進制單極性偽隨機碼（即PN序列），圖中可看出輸入的序列為“110110”。B）2ASK調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖3.5 2ASK相干解調(diào)的已調(diào)信號圖3.5中可以看出2ASK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時有載波進行調(diào)制，為“0”則沒有，相應(yīng)輸出地調(diào)制信號為“0”，因為2ASK是單極性碼。 C）2ASK相干解調(diào)的低通濾波輸出波形： 圖3.6 2ASK相干解調(diào)低通濾波輸出波形D）2ASK相干解調(diào)判決輸出波形： 圖3.7 2ASK相干解調(diào)判決輸出波形圖3.7可以看出2ASK相干解調(diào)出來的波形與輸入

20、的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。3.2.1 2ASK非相干解調(diào)1）2ASK非相干解調(diào)波形仿真圖圖3.8 2ASK包絡(luò)檢波仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機序列PN Seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個二進制符號, 調(diào)制載波為20Hz。圖符1: 乘法器圖符2: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地器載波, 頻率為20Hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負數(shù)N egate圖符4: 低通濾波器濾波圖符5,6,7,8,12：接收器。圖符11: 單刀雙擲開關(guān)SPDT圖符10：信號源庫中的“矩形波”, 即本地2) 觀察并分析“分析窗口”的波形A）輸入

21、的二進制基帶波形： 圖3.9 2ASK包絡(luò)檢波輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進制單極性偽隨機碼（即PN序列），圖3.9中可看出輸入的序列為“10110”。B）2ASK調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖3.10 2ASK包絡(luò)檢波的已調(diào)信號圖3.10中可以看出2ASK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時有載波進行調(diào)制，為“0”則沒有，相應(yīng)輸出地調(diào)制信號為“0”，因為2ASK是單極性碼。C）2ASK包絡(luò)檢波的半波整流輸出波形： 圖3.11 2ASK包絡(luò)檢波的半波整流輸出波形 圖3.11中可以看出2ASK的半波整流輸出波形是對2ASK調(diào)制信號進行整流，變成幅度全是正的正弦波。 D）2ASK包絡(luò)

22、檢波的低通濾波輸出波形： 圖3.12 2ASK包絡(luò)檢波的低通濾波輸出波形E）2ASK包絡(luò)檢波的判決輸出波形： 圖3.13 2ASK包絡(luò)檢波判決輸出波形圖3.13可以看出2ASK包絡(luò)檢波出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。2ASK的非相干解調(diào)的判決器在最后的輸出判決時起著非常重要的作用，最佳判決電壓是必須要考慮的，在仿真時我們?nèi)》逯档囊话刖褪桥袥Q電壓。判壓把不是矩形的波去掉，得到我們原始輸入的基帶信號。第四章 2FSK系統(tǒng)設(shè)計4.1 2FSK調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在2FSK中，載波的頻率隨二進制基帶信號在

23、f1和 f2兩點間變化，其表達式為：Ffsk（t）=Acos（w1+o1）當(dāng)發(fā)送“1”時Acos（w2+o2）當(dāng)發(fā)送“0”時2FSK解調(diào)方法有兩種，即相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法。另外還有鑒頻法、過零檢測法、查分檢測法。相干解調(diào)法是利用載波與已調(diào)信號進行相乘后濾波輸出得到，在上面的2FSK中要兩個載波，所以解調(diào)也要兩個載波，分別與已調(diào)信號相乘后利用低通，最后相加即可得到我們的濾波輸出，最后判壓輸出得到解調(diào)信號。非相干解調(diào)也是利用包絡(luò)檢波法檢測得到的。過零檢測法是基于2FSK信號的過零點數(shù)隨不同頻率而異，通過檢測零點數(shù)目多少，從而區(qū)分兩個頻率的碼元。原理框圖如下：帶通濾波器w1包絡(luò)檢波器帶通濾波器w

24、2包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸入定時脈沖輸出圖4.1 2FSK非相干解調(diào)原理圖帶通濾波器w1相乘器帶通濾波器w2相乘器抽樣判決器輸出輸入定時脈沖 低通濾波器低通濾波器載波一載波二圖4.2 2FSK相干解調(diào)原理圖限幅微分整流脈沖展 寬低通輸入輸出 圖4.3 2FSK過零檢測法原理圖觀察圖4.1可知2FSK非相干解調(diào)就是分別對雙極性碼進行，再對調(diào)制后的已調(diào)信號分別進行帶通濾波，濾波完進行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器與一個整流器和低通濾波器是等價的。然后抽樣判決，上面的大，則判“1”，下面的抽樣值大，則判“0”。下面的相干解調(diào)也差不多，分別帶通濾波之后進行與載波相乘，然后低通濾波，把2倍頻的分量濾除掉。最后得到接

25、近直流的分量，在進行抽樣判決，若上面的值大，則判“1”，下面的大，則判“0”。注意若信噪比大，則不能用包絡(luò)檢波法，要用相干解調(diào)法進行解調(diào)。過零檢測器來解調(diào)就不一樣啦：先進行限幅，把正弦波變成接方波的波形。然后微分，即可以得到跳變量，整流后把負的跳變量變成正的然后根據(jù)零點個數(shù)可以判斷出其基帶信號。最后低通，濾除高頻分量。判壓的零點個數(shù)原理就是把整流后的波進行脈沖展寬。下面只對2FSK的相干解調(diào)和非相干解調(diào)進行仿真。4.2 2FSK系統(tǒng)仿真4.2.1 2FSK相干解調(diào)1）2FSK相干解調(diào)波形仿真圖圖4.4 2FSK相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機序列PN Seq”, 設(shè)基帶信號波特率

26、為10bs, 即每秒10 個二進制符號, 調(diào)制載波為20Hz。圖符5,4,5,9,10: 乘法器圖符8: 加法器圖符22: 雙刀雙擲。圖符5,7,11,12: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20Hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負數(shù)N egate。圖符13,14：低通濾波器圖符18，19,20,21,23：接收器2FSK調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)的仿真圖.。2FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)的仿真圖。數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制仿真圖. 2FSK數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制仿真圖。 2FSK調(diào)制就是使用兩個不同的頻率的載波信號來傳輸一個二進制信息序列，可以用二進制1 來對應(yīng)于載頻 f1,而0用來

27、對應(yīng)于另一相載頻 w2 的已調(diào)波形,而這個可以用受矩形脈沖序列控制 的開關(guān)電路對兩個不同的獨立的頻率源 w1,f2 進行選擇通。2) 觀察并分析“分析窗口”的波形A）輸入的二進制基帶波形： 圖4.5 2FSK相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進制雙極性偽隨機碼（即PN序列），頻率為10Hz，圖4.5中可看出輸入的序列為“1-1111-1-1111”。B）2FSK調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖4.6 2FSK相干解調(diào)的已調(diào)信號圖4.6中可以看出2FSK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“1”時有頻率20Hz的載波為其進行調(diào)制，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“-1”時有頻率40Hz的載

28、波為其進行調(diào)制。C）2FSK相干解調(diào)的低通濾波輸出波形： 圖4.7 2FSK相干解調(diào)低通濾波輸出波形圖中的第一個圖是發(fā)送碼元“1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為a），第二個圖是發(fā)送碼元“-1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為b），判決（ab）時輸出下面的判決輸出波形。D）2FSK相干解調(diào)判決輸出波形： 圖4.8 2FSK相干解調(diào)判決輸出波形圖4.8可以看出2FSK相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。4.2.2 2FSK非相干解調(diào)1）2FSK非相干解調(diào)波形仿真圖圖4.9 2FSK非相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機序列PN Seq”,

29、 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個二進制符號, 調(diào)制載波為20Hz。圖符2,3: 乘法器圖符5: 加法器圖符15: 雙刀雙擲。圖符4,5: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20Hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負數(shù)N egate。圖符13,14：低通濾波器圖符1516，17,19,20：接收器非相干解調(diào)經(jīng)過調(diào)制后的。2FSK數(shù)字信號通過兩個頻率不同的帶通濾波器 f1,f2 濾出不需要的信號,然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號，分別通過包絡(luò)檢波器檢波,最后將兩種信號同時輸入到抽樣判決器同時外加抽樣脈沖,最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號.其原理圖如下圖所示: F1

30、帶通濾波器 包絡(luò)檢波器 輸 抽樣脈沖抽樣判決器輸出 F2 帶通濾波器 包絡(luò)檢波器 圖,非相干式解調(diào)仿真。數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進入 20 世紀以來,隨著晶體管,集成電路的出現(xiàn)與普及,無線通信迅速發(fā)展.特別是在 20 世紀 后半葉,隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射,大規(guī)模集成電路,電子計算機和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世, 通信技術(shù)在以下幾個不同方向都取得了巨大的成功. 微波中繼通信使長距離,大容量的通信成為了現(xiàn)實. 移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn),使人們隨時隨地可通信的愿望可以實現(xiàn)。 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步，電子計算機的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次,借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計算機的

31、融合。2) 觀察并分析“分析窗口”的波形A）輸入的二進制基帶波形： 圖4.10 2FSK非相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進制雙極性偽隨機碼（即PN序列），圖4.10中可看出輸入的序列為“1111-111-1-111-1”。B）2FSK調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖4.11 2FSK非相干解調(diào)的已調(diào)信號圖4.11中可以看出2FSK調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時有載波1進行調(diào)制，發(fā)送碼元為“-1” 時有載波2進行調(diào)制，因為2FSK是雙極性碼。C）2FSK非相干解調(diào)低通濾波輸出波形： 圖4.12 2FSK非相干解調(diào)的低通濾波輸出波形2FSK的調(diào)制信號經(jīng)過帶通濾波器、半波整流

32、電路，低通濾波器后，得到低通濾波輸出波形（如圖4.12）。圖4.12中的第一個圖是發(fā)送碼元“1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為a），第二個圖是發(fā)送碼元“-1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為b），判決（ab）時輸出下面的判決輸出波形。D）2FSK非相干解調(diào)的判決輸出波形： 圖4.13 2FSK非相干解調(diào)判決輸出波形圖4.13可以看出2FSK非相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。2FSK的非相干解調(diào)的判決器在最后的輸出判決時起著非常重要的作用，最佳判決電壓是需要考慮的，在仿真時取峰值的一半為判決電壓。2FSK最大的特點就是輸入的基帶信號的“0”和

33、“1”是分別用2個不同頻率的載波進行調(diào)制，因此在非相干解調(diào)（即包絡(luò)檢波）時也需要用與前面對應(yīng)的2個不同頻率的載波來乘以已調(diào)信號.2PSK系統(tǒng)5.1 2PSK調(diào)制與解調(diào)基本原理及分析 二進制相移鍵控中，載波的振幅和頻率都是不變的，只有載波的相位隨基帶脈沖的變化而取相應(yīng)的離散值。通常用相位零度和180度來分別表示1或0。這種PSK波形在抗噪聲性能方面比ASK和FSK都好，而且頻帶利用率也高，所以在中高速數(shù)傳中得到廣泛的應(yīng)用。這種以載波的不同相位去直接表示相應(yīng)的數(shù)字信息的相位鍵控通常被稱為絕對相移方式。調(diào)制部分：將信號源產(chǎn)生的雙極性不歸零信號直接同正弦載波相乘便可以得到2PSK信號。acdeBPF相

34、乘器LPF抽樣判決器bcoswct定時脈沖e2psk(t)輸出 圖5.1 2PSK信號解調(diào)原理圖 2PSK信號的解調(diào)只能用相干解調(diào)這種方式。從圖中以及參考波形圖可看出，解調(diào)器中本地參考波的相位必須和發(fā)送端解調(diào)器的載波同頻同相。然而在實際通信中，參考載波的基準(zhǔn)相位很難固定，隨時都會出現(xiàn)跳變且不易考察，因此絕對相移鍵控很少采用。5.2 2PSK系統(tǒng)仿真5.2.1 2PSK相干解調(diào) 2PSK相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出的波形中含有很多高頻成分，我們需要用低通濾波器將這些高頻成分濾除，得到需要的直流分量。A)2PSK相干解調(diào)的低通濾波輸出波形：圖5.2 2PSK相干解調(diào)低通濾波輸出波形圖5.2中可

35、以看出經(jīng)過低通濾波器后大部分高頻成分已經(jīng)濾除，這樣再進行抽樣判決就可以解調(diào)出原始基帶信號。B）2PSK相干解調(diào)判決輸出波形： 圖5.3 2PSK相干解調(diào)判決輸出波形在仿真時我們?nèi)》逯档囊话刖褪桥袥Q電壓，從圖5.8可以看出2PSK相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。F）2PSK輸入基帶信號頻譜2PSK已調(diào)信號頻譜圖：圖5.4 2PSK輸入基帶信號頻譜圖5.5 2PSK已調(diào)信號頻譜圖從圖5.4和圖5.5可以看出，2PSK的調(diào)制信號不能在已調(diào)信的包絡(luò)中反映，驗證了2PSK不能用非相干解調(diào)解調(diào)方法來解調(diào)。第六章 2DPSK系統(tǒng)設(shè)計6.1 2DPSK調(diào)

36、制與解調(diào)基本原理及其分析 在2PSK中存在“到”現(xiàn)象，使得可能解調(diào)的波形與原來的波形完全是相反的，為解決這一個到現(xiàn)象，我們引入了2DPSK，即相對相移鍵控，是相移鍵控的一種。2DPSK是利用碼元的相對相位變化來實現(xiàn)傳遞數(shù)字信息的。通常表示為： 若前后相位相對變化為0，則表示發(fā)送信息“0”，若前后相位變化為，則表示發(fā)送信息“1”。所以其必有參考相位。二進制信息： 1 1 0 1 0 0 1 2DPSK信號相位：(0 ) 0 0 0 注：上述的參考相位為0，若為，則上述的相位的0和正好相反。 調(diào)制部分的實現(xiàn)：通常利用差分編碼來實現(xiàn)，即由絕對碼表，表示相對碼表，然后再進行絕對調(diào)相。相移方式有兩種：A

37、方式和B方式。 解調(diào)部分，由于和2PSK具有共同的地方，所以解調(diào)的部分一樣，最后價格碼反變換器即可實現(xiàn)解調(diào)。 圖6.1 2DPSK調(diào)制解調(diào)原理圖從圖6.1中可以看出產(chǎn)生的二進制信息碼元，經(jīng)過絕對碼變成相對碼后與載波相乘，即得到所需要的2DPSK已調(diào)信號。然后用2PSK解調(diào)系統(tǒng)進行解調(diào)，具體是與載波信號相乘，得到我們需要的直流分量和2倍頻的正弦分量，然后低通濾波，濾除不需要的正弦分量，最后抽樣判決，即得到相對碼，解調(diào)出相對碼之后，再變成絕對碼，利用一個碼反變換器實現(xiàn)。具體在實驗中實現(xiàn)為：用個延遲單元，延遲一個碼元的寬度，然后與原來這時的碼元進行異或即可得到。這個與剛剛開始產(chǎn)生相對碼是一樣的。6.

38、2 2DPSK系統(tǒng)仿真6.2.1 2DPSK相干解調(diào)1）2DPSK相干解調(diào)波形仿真圖圖6.2 2DPSK相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機序列PN Seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個二進制符號, 調(diào)制載波為20Hz。圖符1: 算子庫中的延遲DELA Y。圖符2，4：乘法器，圖符5,6,14: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20Hz。圖符7: 低通濾波器。圖符4: 邏輯庫中的異或門XOR。圖符4 和圖符1構(gòu)成“碼變換器”。圖符8，9,10,17: 接收器。圖符3,15：差分編碼器。2DPSK序列的波特率取10bs, 調(diào)制載波的頻率為20Hz

39、。在實際的通信系統(tǒng)中, 這樣的頻率是不合適的, 在話帶以內(nèi)以中速傳輸數(shù)據(jù)時2DPSK 是CC ITT建議的一種傳輸方式, 因此實際系統(tǒng)的波特率應(yīng)為kbs 數(shù)量級。仿真中調(diào)制信號的頻率是波特率的2 倍,主要是為了方便觀測波形, 在波形圖上可以明顯地觀察到一個碼元內(nèi)有2 個正弦波的波形。本模型沒有考慮噪聲的影響, 實際系統(tǒng)中應(yīng)在乘法器后加帶通濾波器, 目的是濾除帶外噪2) 觀察并分析“分析窗口”的波形A）輸入的二進制基帶波形（絕對碼）： 圖6.3 2DPSK相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號（絕對碼）是二進制雙極性偽隨機碼（即PN序列），頻率為10Hz，圖6.3中可看出輸入的序列為“-11-1

40、-1111-1-111-1-1-1”。B）2DPSK調(diào)制中輸出的相對碼：圖6.4 2DPSK調(diào)制中輸出的相對碼 輸入的基帶絕對碼經(jīng)過差分編碼器轉(zhuǎn)換成絕對碼。C）2DPSK相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘的波形：圖6.5 2DPSK相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出波形 從圖6.5中可以看出2DPSK相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出的波形中含有很多高頻成分，我們需要用低通濾波器將這些高頻成分濾除，得到需要的直流分量。D）2DPSK相干解調(diào)輸出波形：圖6.6 2DPSK相干解調(diào)輸出波形在仿真時當(dāng)?shù)玫揭颜{(diào)信號與載波相乘的波形后，再經(jīng)過低通濾波器、采樣器、保持電路、抽樣判決器，得到解調(diào)出的相對碼。最后經(jīng)過差

41、分譯碼器，就可以得到解調(diào)出的絕對碼（即輸入的原始基帶信號），從圖6.6可以看出2DPSK相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。E）2DPSK輸入基帶信號頻譜2DPSK已調(diào)信號頻譜圖：圖6.7 2DPSK輸入信號頻譜圖圖6.8 2DPSK已調(diào)信號頻譜圖從圖6.7和圖6.8中可以看出2DPSK調(diào)制信號的波形不能反映在已調(diào)信號的包絡(luò)中，所以驗證了2DPSK和2PSK 一樣，不能采用非相干解調(diào)的方法來解調(diào)。 第七章 總結(jié)本次課程設(shè)計主要有以下幾個方面收獲，以下全部都是在本次課程設(shè)計中的解決的問題和學(xué)到的東西：SystemView軟件的學(xué)習(xí)。以前沒有接觸

42、這個軟件，這個第一次接觸這個軟件，對于這個軟件的了解及其熟悉是一個非常重要的方面。SystemView在仿真軟件中也是具有分出重要的地位的，作為我們通信工程的專業(yè)的人來說，熟悉使用一款以上的電路仿真軟件是必須得。電路仿真時我們通信系統(tǒng)在檢測我們的設(shè)計是一個重要的工具，當(dāng)我們設(shè)計的電路能夠在電路上實現(xiàn)時，我們的設(shè)計的電路才有可能能夠在實際中實現(xiàn)，也許實際更難實現(xiàn)，有很多的環(huán)境等因素我們在仿真時時很難考慮到得。所以這次對于我來說是一個非常好的機會來學(xué)習(xí)這款軟件，通過自己把這些電路圖實現(xiàn)，能夠基本掌握了其中一些常用的軟件的相關(guān)知識。對于以后進一步去掌握這款軟件打下堅實的基礎(chǔ)。提高了動手能力。在這次課

43、程設(shè)計中，我通過由不熟悉這款軟件，到自學(xué)其中的知識，并且在網(wǎng)絡(luò)上查找窗口中的界面的介紹，結(jié)合老師所給的參考的資料書目內(nèi)容，自學(xué)這款軟件，并獨立完成全部的仿真的內(nèi)容，仿真的結(jié)果與預(yù)想中的一樣，符合我們所學(xué)的內(nèi)容。提高了思維能力。在這次課程設(shè)計中，老師雖然提供了全部的仿真圖，但是通過自己的檢測和利用我這學(xué)期在這一章的數(shù)字通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí)的掌握。我非常好的利用了課本的知識，結(jié)合課本的知識，把原來的電路做了很多的改進。有些器件按照自己的設(shè)計的思維去做，最終實現(xiàn)了全部的結(jié)果的仿真。學(xué)以致用，這次的課程設(shè)計是一個非常好的一門課程設(shè)計，同時，是對于課本的知識的更深的理解。改進的地方有很多，下面我例舉改動比較大

44、的地方，同時也證明原實驗原理圖有些地方有錯誤?！安荒芡耆嘈艜?，盡信書不如無書”。在2FSK的相干解調(diào)和非相干解調(diào)中，解調(diào)的下支路，原電路加了一個反相器，后面是兩個信號的相加。這個不能較好的解調(diào)出矩形波信號，所以我進行了改進，將下支路的電路的反相器不要，同時，將后面的加法器改進為抽樣判決，如上面的大則判為1，下面的大判為0。這個在書中得到了很好的解釋。在過零檢測法中，最后一個方向器不需要，我們直接可以得出解調(diào)波形正確，還可以省略后面的比較器，不過加上比較器精度更好。減少輸出誤碼率，如果在誤碼率范圍之內(nèi)，就可以省略掉。那個反相器使得解調(diào)的波形與原來的基帶信號恰好相反。在2PSK中也加了抽樣判決器

45、，其判決電壓為0v，這是最佳判決電平。在這次仿真的時候，我考慮的仿真的系統(tǒng)的評價，只是定性的分析了四種調(diào)制方式，而沒有非常具體分析這四種調(diào)制方式，因為在我們的仿真的時候也很難考慮到全部的系統(tǒng)系能的分析，一個是時間較短，二個是在這次仿真的時候很多東西都是生東西，需要一段時間適應(yīng)和學(xué)習(xí)，這樣造成需要更多時間。這次報告除了參考了書本上些知識外，全部是獨立思考出來的，所以在總結(jié)知識的系統(tǒng)性方面有了提高，通過自己獨立思考，統(tǒng)籌全部，然后一步一步來著手，完成了全部的報告。對于以后獨立思考的能力還是有點進步的，再好久沒有這么高強度的獨立思考，還是有了一定得好處。參考文獻1 李東生.SystemView系統(tǒng)設(shè)

46、計及仿真入門與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社2 楊翠娥.高頻電子線路實驗與課程設(shè)計SystemView部分 哈爾濱工程大學(xué)出版社3 陳萍. 現(xiàn)代通信實驗系統(tǒng)的計算機仿真國防工業(yè)出版社4 陳永芳. 職業(yè)技術(shù)教育專業(yè)教學(xué)論M. 北京: 清華大學(xué)出版社5 邢金龍. 高等職業(yè)教育的立法及配套政策J.太原大學(xué)學(xué)報6 謝勇旗. 高等職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置研究D.天津大學(xué)碩士學(xué)位論文7 宋愛軍, 余環(huán)虎, 陳育興. SystemView 仿真軟件在實驗教學(xué)中的應(yīng) 用J.中國計量學(xué)院學(xué)報, 2003.8 吳怡, 陳俊. SystemView 仿真軟件在通信原理 課程教學(xué)中的應(yīng)用J .福建師范大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2OO4.9 曾捷, 滕建輔. SystemView 軟件在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用J.天津通信技術(shù), 2000.10 羅衛(wèi)兵, 孫樺, 張捷. SystemView 動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計M . 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2001.附 錄附錄A SystemView圖符功能表基本庫SystemView的基本庫包括信源庫、算子庫、函數(shù)庫、信號接收器庫等，它為該系統(tǒng)仿真提供了最基本的工具。Source Syste