EDA课程设计报告.docx
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EDA课程设计报告
EDA课程设计报告
班级J通信1102
姓名
学号
完成日期
一、课程设计目的：
通过EDA课程设计，在学习EDA仿真软件SystemView使用方法的基础上，要求掌握最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计。
二、课程设计内容：
以《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》一书第一章、第二章、第四章为参考资料，设计常规双边带调幅、超外差收音机仿真电路，并进行电路仿真及分析。
三、练习题：
习题1.1
1.1.1题目要求
试用频率分别为f1=200Hz、f2=2000Hz的两个正弦信号源，合成一调制信号y（t）=5sin（2πf1*t）*cos（2πf2*t），观察其频谱与输出信号波形。
注意根据信号的频率选择适当的系统采样速率。
1.1.2仿真电路
其中系统采样速率的参数设置如图所示，根据奈奎斯特频率，系统采样速率至少为信号频率的两倍。
1.1.3仿真结果
系统输出的信号波形及其频谱如图所示。
波形图
频谱图
习题1.2
1.2.1题目要求
将一正弦信号与高斯信号相加后观察输出波形及其频谱。
由小到大高斯信号的功率，重新观察输出波形及其频谱。
1.2.2仿真电路
电路仿真如图所示:
1.2.3仿真结果
高斯信号方差=1
波形图1
频谱图1
高斯信号方差=3
波形图2
频谱图2
当由小到大改变高斯噪声的功率时，即改变图符1的标准差，输出的波形和频谱会越来越杂乱无章，而当高斯信号的标准差设置为0时，输出波形和频谱即为正弦信号的波形和频谱。
习题1.3
1.3.1题目要求
已知DTMF双音频编码器的低阻频率为697Hz，770Hz，852Hz，941Hz，高阻频率为1209Hz，1336Hz，1477Hz，1633Hz，试合成0~9、*、#的双音频，并使用接收器图符中的单声道音频文件（8bitwav）输出，通过计算机的声卡输出声音，与实际电话输出的声音比较。
注意，在输出端应加入一定的增益来放大波形。
1.3.2仿真电路
仿真电路如图1.3.1所示。
所谓双音频（DTMF）是指用一频率较高的信号与一频率较低的信号叠加，双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频，每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合。
仿真电路中选取的增益为10Linear。
1.3.3仿真结果
频谱图
结果分析：
该电路是电话机的按键仿真电路，按照上述仿真电路运行后，会产生相应的16个音频文件，声音与实际电话按键声音相同。
当两个不同频率的信号，以697HZ和1209HZ为例，两个信号相加经过一个音频输出器件产生一个wav音频文件。
习题2.1
2.1.1题目要求
在设计区放置两个信号源图符，将其中一个定义为周期正弦波，频率为20kHz，幅度为5v，相位为45度，另一个定义为高斯噪声，标准方差为1，均值为0。
将两者通过一个加法器图符连接，同时放置一个实时接收计算器图符，并连接到加法计算器图符的输出，观察输出波形。
2.1.2仿真电路
2.1.3仿真结果
波形图
频谱图
结果分析：
频率为20KHZ的原始信号在加入高斯噪声之后，其波形图与频谱图都发生了变化，具体结果如上图所示，由图可得出加噪后的信号各频率分量上的功率发生了变化。
习题2.2
2.2.1题目要求
试定义一个线性系统算子，将其设置为一个“Analog”类型的5极点“Butterworth”低通滤波器，截止频率为3000Hz。
2.2.2仿真电路
从Operator图符库中拖拽出LinearSysFilters图符至设计窗口，双击该图符，选择“Analog”，对其进行参数设置。
具体参数设置如图2.2.1所示。
确认后退出，图符变成
。
习题2.3
2.3.1题目要求
将练习题2.1中定义的高斯噪声通过练习题2.2定义的低通滤波器后于练习题2.1中定义的正弦波相乘，观察输出波形。
2.3.2仿真电路
仿真电路如图所示。
其中图符0、图符1分别与练习2.1仿真电路中图符0、图符1参数对应相同，图符2与练习2.2中定义的图符参数一致。
2.3.3仿真结果
波形图
频谱图
结果分析：
高斯噪声信号在经过一个低通滤波器后，输出频率最高位3000HZ的信号，与频率为20KHZ的信号相乘，在频域进行频谱的搬移，输出信号的频率近似为17KHZ~23KHZ。
四、最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计
以《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》一书第四章为参考资料，进行了以下设计。
1、双边带条幅（AM）
1.1、AM调制原理
任意的AM己调信号可以表示为Sam（t）=c（t）m（t），当m（t）=A0+f（t），c（t）=cos（ωct+θ0），且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为
Sam（t）=c（t）m（t）=[A0+f（t）]cos（ωct+θ0）
其中:
Ao是外加的直流分量;f（t）是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号;ωc=2πfc为载波信号的角频率;θ0为载波信号的起始相位，通常设为0。
常规AM通常可以用图所示的系统来实现。
1.2常规双边带调幅电路设计步骤
1根据原理图选择必要的仿真电路设计器件（信号发生器、放大器、滤波器等）
2根据电路要求，进行器件参数的设定
3连线
4运行电路，观察各信号的波形和频谱图，并更改参数对比结果，得出结论
该信号源为载波信号，其频率为1KHZ,幅度为1。
该信号源为调制型号，其频率为100HZ，幅度为1。
此为信号的增益，增益为0，作用为使可以产生一个支流信号。
此为高斯噪声信号，均值为0，方差为1。
该信号为本振信号，其频率与载波信号的频率相同。
低通滤波器，截止频率为110HZ。
1.3SystemView仿真电路图如下：
1.4仿真结果及分析图
常规AM的调制信号波形
载波信号波形
已调信号的波形
已调信号的频谱
2、超外差收音机电路仿真
2.1超外差接收机的工作原理
通常的AM中波收音机覆盖的频率范围为540~1700KHZ，中频（IF）频率fIF为455KHZ。
商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。
本地振荡器（简称本振）的典型设置都高于所希望解调的RF信号，即所谓高边调谐。
输入滤波器用于抑制所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率和解调中频频率fIF有关的镜像频率2fIF信号。
固定的中频滤波器用于提高收音机的接收选择性。
通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小。
世纪的收音机电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，由此产生的增益衰减可增加以及增益后再检波。
（原理框图如下所示）
2.2超外差收音机电路设计步骤
1）根据原理图选择必要的仿真电路设计器件（信号发生器、扫频器、二极管包络检波器等）
②根据电路要求，进行器件参数的设定
③连线
④运行电路，观察各信号的波形和频谱图，并更改参数对比结果，得出结论
扫频器，可分别设置调制度为0.75、1、0.5；将扫频范围设置为0~3KHZ、0~4KHZ、0~5KHZ
载波信号，分别设置为30KHZ、40KHZ、50KHZ
本振信号，其频率为60KHZ
切比契夫带通滤波器，5极点，上变频为25KHZ，下变频为15KHZ
切比契夫低通滤波器，5极点，最高频率为5KHZ
二极管包络检波器，将零点设置为0V
2.3SystemView仿真电路图如下：
2.4仿真结果及分析
本电路图采用频率分别为30KHZ、40KHZ、50KHZ的在波分别与三个扫频信号进行调制，得出三个已调制信号同时与本振信号（频率为40+20=60KHZ）相乘，在频域相当于进行频谱的搬移，使频率为40KHZ的信号恰好搬移到20KHZ的中频信号上，相乘信号经过带通滤波器后输出20KHZ的中频信号，在经过二极管包络检波器和低通滤波器输出低频信号，此低频信号恰好就是以40KHZ为载频的调制信号，其带宽为4KHZ。
五、总结与展望
经过四天的学习与练习，我对EDA仿真软件SystemView的使用有了基本的了解。
它是一个非常方便实用的仿真系统，特别是可以把图片直接粘贴Word文档中，这使我们写报告时更加快捷。
经过这些天的摸索我已掌握最基本的调幅发射与接收系统的工作原理与系统仿真设计，基本能够独立解决仿真过程中出现的许多问题，同时也对通信系统中的调制与解调有了更加深刻的了解。
相信这次课程设计对大三及以后的专业课的学习有着重大的意义。
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