通信系统仿真报告.docx

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通信系统仿真报告

华侨大学厦门工学院

通信系统仿真课程设计报告

题目：

基于SystemView的2FSK的调制与解调

专业、班级：

11级通信工程3班

学生姓名：

赖洋

学号：

1102303011

指导教师：

王小兰

分数:

课程设计任务书

设计题目

基于Systemview的2FSK的调制与解调

学生姓名

赖洋

所在院系

电子信息工程系

专业、年级、班

11级通信3班

设计要求：

（1）学会Systemview仿真软件；

（2）理解2FSK的调制和解调原理；

（3）选用2FSK的调制和解调方案，选用合适的模块；

（4）对选定的方案进行仿真和运行；

（5）并对仿真结果进行详细地分析；

设计步骤：

（1）查阅并学习Systemview仿真软件；

（2）对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析；

（3）画出2FSK的调制和解调原理框图；

（4）利用软件画出相应的2FSK调制与解调的电路图；

（5）详细分析仿真后的波形图得出结论；

参考文献阅读：

[1]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术.西安电子科技大学出版社

[2]青松,武建华.数字通信系统的SystemView仿真与分析.北京航空航天大学出版社

[3]戴至平,梅进杰.SystemView数字通信系统仿真与设计.北京邮电大学出版社

[4]周润景,张斐.数字信号处理的SystemView设计与分析.北京航空航天大学出版社

[5]冯育涛.通信系统仿真.国防工业出版社

课设进度安排：

第12周课设题目选定，查阅资料（单号选题目1，双号选题目2）

第13周制定方案，画出调制和解调的原理框图

第14周利用Systemview软件进行仿真，验证方案的可行性

第15周撰写课设报告并提交（统一格式）。

任务下达日期：

2014年12月2日

任务完成日期：

2014年12月25日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

赖洋

目录

一、设计任务目的1

二、设计任务要求1

三、设计方案选取与论证及电路设计1

3.12FSK信号的调制信号产生原理1

3.22FSK解调方法1

3.3非相干检测法解调2

四、制作及调试过程3

4.1键控法进行调制仿真3

4.2非相干法进行解调5

五、结论8

六、致谢8

七、参考文献9

一、设计任务目的

（1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；

（2）培养学生基本掌握电路设计的基本思路和方法；

（3）能提高学生对所学理论知识的理解能力；

（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；

（5）提高学生的科技论文写作能力。

二、设计任务要求

（1）学习Systemview仿真软件；

（2）对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析；

（3）提出系统的设计方案，选用合适的模块；

（4）对所设计系统进行仿真；

（5）并对仿真结果进行分析。

三、设计方案选取与论证及电路设计

3.12FSK信号的调制信号产生原理

数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图：

采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。

频移键控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。

在实验中，二进制基带信号是用正负电平表示的，载波频率随着调制信号为1或-1而变化，其中1对应于载波频率f1，-1对应于载波频率f2。

3.22FSK解调方法

2FSK信号进行解调的主要方法是相干解调法和非相干解调法（也称为包络法），非相干解调法的原理图如图3-1所示。

让上下两个分路的窄带带通滤波器分别过滤出频率为f1和f2的高频脉冲后通过包络检波器后得到包络，同时使用抽样判决器用来比较两个分路的输出，判决后便输出基带数字信号。

图3-12FSK的解调原理

设数字信号1使用频率f1代表；数字信号0使用f2代表，那么抽样判决器的判决准则：

（3-1）

（3-1）式中X1和X2分别为抽样判决时两个包络检波器的输出值。

要判断X1、X2的大小，也可以将差值X1-X2与零电平进行比较。

因此，常常称该比较判决器的判决电平为零电平。

当2FSK的信号是f1时，上分路为接收“1”的情形，它的输出X1为正弦波加窄带高斯噪声的包络并且服从莱斯分布。

然而下分路相当于接收“0”码的情形，输出的X2为窄带高斯噪声的包络并且服从瑞利分布。

如果FSK信号为f2，上、下分路的情形与之前的情形正好相反，上分路输出值服从瑞利分布，下分路输出值服从莱斯分布。

所以不管FSK的输出信号是f1还是f2，两路输出的判决准则都相同，所以便能判决出2FSK信号。

3.3非相干检测法解调

非相干检测法也称为包络检波法，该方法的电路原理框图是由两个2ASK解调电路组成，如图3-2。

图3-2非相干检测法的原理框图

输入的信号为2FSK中频信号，输入信号分别通过频率为w1、w2的带通滤波器，用来分开两路信号，上分路的输出为

，下分路的输出为

。

然后经过在t=kTb时刻抽样输出的包络检波器之后，得到包络

和

，然后将两路的包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决后还原原始的基带数字信号输出。

四、制作及调试过程

调试时出现了一些问题，导致运行程序仿真时得到不正确的波形，在认真检查框图及参数时发现是由于参数的设置导致的结果，于是修改了参数得到了正确的仿真波形，从中加深了对SystemView软件的认识，使我更熟练的掌握了这个软件。

4.1键控法进行调制仿真

图4-1为2FSK信号键控法调制的SystemView仿真框图，图4-2为待调制信号的波形，图4-3为调制好的2FSK信号的波形。

图4-1键控法调制框图

各模块的功能及参数设置：

Token0：

载波信号，也是正弦波发生器，其频率分别为20Hz；

Token1：

载波信号，也是正弦波发生器，其频率分别为120Hz；

Token2：

键控开关，Input0=t1，Input1=t2，Control=t0；

Token3：

PN码序列，用来产生二进制的随机基带信号，参数设置为Amplitude=0.5v，Offset=0.5v，Rate=10Hz

Token4，5：

信号接收器；

系统的定时参数：

采样点为2401，采样频率为2000Hz。

仿真结果：

图4-2键控法待调制信号

图4-3键控法已调制的2FSK信号

波形仿真分析：

通过图4-2和4-3的调制和已调波形观察可知，2FSK信号波形仿真较好，键控法的调制和仿真成功。

4.2非相干法进行解调

图4-4为非相干法调制解调仿真框图，图4-15延迟后调制信号的波形，图4-6为上分路经过半波整流器信号的波形，图4-7为下分路经过半波整理器信号的波形，图4-8为解调信号。

图4-4非相干法调制解调仿真框图

各模块的功能及参数设置：

Token0：

载波信号，正弦波发生器，Freq=100Hz；

Token3：

延迟器，Delay=0.129；

Token4：

PN码元，Amplitude=0.5V，Offset=0.5V，Rate=10Hz；

Token5、12、13、17：

信号接收器；

Token7：

高斯噪声，StdDev=0.5v；

Token10、11：

半波整流器，ZeroPoints=0；

Token15、21：

低通滤波器，ButterworthLowpassIIR5poles，LowCuteoff=5Hz；

Token16：

模拟比较器；

Token18：

载波信号，正弦波发生器，Freq=150Hz；

Token19：

单刀双掷开关，Threshold=0.1，Input0=t0，Input1=t1，Control=t4；

Token22：

带通滤波器，滤除有效信号以外的噪声，选用的是ButterworthBandpassIIR5poles，LowCuttoff=60Hz,HiCuttoff=120Hz；

Token23：

带通滤波器，滤除有效信号以外的噪声，选用的是ButterworthBandpassIIR5poles，LowCuttoff=130Hz,HiCuttoff=170Hz；

系统定时参数：

采样点为5000，采样频率为2000Hz。

其中：

调制部分：

采用键控法调制，包含元件的序号是：

0、3、4、5、7、18、19

解调部分：

采用非相干法解调（包络检波法），包含元件的序号是：

10、11、15、16、21、22、23

图4-5延迟后的调制信号

图4-6上分路经过半波整流器的信号

图4-7下分路经过半波整理器的信号

4-8解调信号

波形仿真分析：

原始波形与非相干调制解调出的波形相同，证明此事调制解调和仿真成功。

将两路信号接入,高低电平值分别设置为1V和-1V,选择输出,输出的信号就将是解调信号。

五、结论

通过此次课程设计，我学到了一些简单通信系统的设计与仿真。

通过波形的可视化，使得系统更加形象，理解也更加透彻，在课程设计中关于滤波器的选择上遇到了困难，在查阅资料和同学们的帮助下，终于克服困难顺利完成了课程设计。

这次课程设计让我们的学习与实践相结合，从理论中得到结论，才能真正的为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

由于数字调制技术与SystemView软件相结合，提高了通信系统的性能，并且达到了2FSK调制解调器预期的仿真结果。

通过本次课程设计，使我从理论知识和实际的软件操作和仿真学习到很多知识，让我了解了数字调制技术的基本知识尤其是频移键控（2FSK）方面的知识，学习使用了SystemView软件，提高了动手设计能力，学会高效率运用工具书以及网络查找相关的资料，自己学习软件的基本操作，完成调制解调系统的仿真；也提高了思维能力，结合所学的数字调制知识与资料将资料的调制解调系统进行改进了设计出更合理的系统。

通过仿真系统，能深刻的理解通信系统的原理和具体实现方案，而且通过实际课程设计，积累了宝贵的时间经验，掌握了SystemView仿真软件的操作。

六、致谢

这次课设，其实也遇到了一些困难，比如，波形失真，一些参数不知如何调节，但是通过老师的耐心指导，和同学们的探讨协作，克服了种种困难，终于完成了这次课程设计。

这次课设，让我懂得了理论联系实际的重要性，只有通过动手，才能真正的学到很多东西，才能在今后的学习工作中更好的运用自己的理论知识，更好的提升自己的动手能力。

感谢王小兰老师的耐心指导和同学们热忱的帮助。

七、参考文献

[1]张辉,曹丽娜.现代通信原理与技术.西安电子科技大学出版社

[2]青松,武建华.数字通信系统的SystemView仿真与分析.北京航空航天大学出版社

[3]戴至平,梅进杰.SystemView数字通信系统仿真与设计.北京邮电大学出版社

[4]周润景,张斐.数字信号处理的SystemView设计与分析.北京航空航天大学出版社

[5]冯育涛.通信系统仿真.国防工业出版社