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1、課程設計報告 題 目：FSK 調制解調器的 SystemView 仿真 設計 學生姓名： XX 學生學號： 1008XX 系 別： 電氣信息工程系 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 屆 別： 14 屆 指導教師： XX 2013 年 3 月 - 1 - 目錄 1. 課程設計的任務與要求 - 3 - 1.1 課程設計的任務 - 3 - 1.2 課程設計的要求 - 3 - 1.3 課程設計的研究基礎 - 3 - 2 FSK 調制解調的方案制定 - 4 - 2.1 2FSK 調制的方案 - 4 - 2.2 2FSK 解調的方案 - 5 - （1）非相干解調 - 5 - 3 SYSTEM VIEW 的應用

2、 - 7 - 3.1 system view 的簡介 - 7 - 3.2 System View 的用戶環(huán)境 - 7 - 3.3 system view 的操作步驟 - 8 - 3.4 System View 的基本使用 - 9 - 3.5 System View 的系統(tǒng)定時窗口 - 9 - 4 基于 SYSTEM VIEW 的仿真與調試 - 10 - 4.1 FSK 的調制電路仿真 - 10 - 4.2 2FSK 解調電路仿真 - 13 - 5.總結與致謝 - 19 - 5.1 總結 - 19 - 5.2 致謝 - 19 - 6.參考文獻 - 22 - - 2 - FSK 調制解調器的 sy

3、stem view 仿真設計 學生：XX 指導教師：XX 電氣信息工程學院 電子信息科學與技術 1. 課程設計的任務與要求 1.1 課程設計的任務 仿真設計主要研究 2FSK 信號的調制解調系統(tǒng)的實現(xiàn)，完成對數(shù)字信號的調 制及解調，使系統(tǒng)簡單，并要調制解調過程容易實現(xiàn)，能正確的完成調制解調 任務。 由于 FSK 調制解調原理相對比較簡單，作為數(shù)字通信原理的入門學，理解 FSK 后可以容易理解其他更復雜的調制系統(tǒng)，為以后的進一步發(fā)展打下基礎。 1.2 課程設計的要求 利用 system view 軟件進行仿真設計，利用一種或多種的方法，對數(shù)字信號 的調制與解調能夠正確的認識與深刻的解讀，能夠了解

4、 FSK 的調制與解調的方 法和意義，并且能夠熟練的掌握 system view 軟件的使用，完成對整個課題的研 究。 1.3 課程設計的研究基礎 數(shù)字頻率調制又稱頻移鍵控(FsKFrequency Shift Keying)，二進制頻移鍵 控記作 2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù) 字消息控制載波的頻率。 2FSK 信號便是符號“1”對應于載頻，而符號“0” 對應于載頻（與不同的另一載頻）的已調波形，而且與之間的改變是瞬間完成 的。 System View 是一個用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析 平臺。從濾波器設計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設計與

5、仿真，直到一般的系 - 3 - 統(tǒng)數(shù)學模型建立等各個領域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下， 為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。System View 是一個用于現(xiàn)代工程 與科學系統(tǒng)設計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設計、信號處理、完整 通信系統(tǒng)的設計與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學模型建立等各個領域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分 析工具 2 FSK 調制解調的方案制定 2.1 2FSK 調制的方案 2FSK（二進制頻移鍵控，F(xiàn)requency Shift Keying）信號是用載波頻率的變 化來傳遞數(shù)字信息，被

6、調載波的頻率隨二進制序列0、1狀態(tài)而變化。我們可以 認為，一個2FSK 信號可以看成是兩個不同載頻的2FSK 信號的疊加。 從原理上講，數(shù)字調頻可用模擬調頻法來實現(xiàn)，也可用鍵控法來實現(xiàn)。 （1）模擬調頻法 模擬調頻法是利用一個矩形脈沖序列對一個載波進行調頻，是頻移鍵控通 信方式早期采用的實現(xiàn)方法。用數(shù)字基帶信號去控制一個振蕩器的某種參數(shù)而 達到改變振蕩頻率的目的。 圖 2-1 模擬調頻法電路 （2）鍵控法 鍵控法則是利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立頻率源 進行選通。在二進制基帶矩形脈沖序列的控制下通過開關電路對兩個不同的獨 - 4 - f1 門電路 1 門電路 2 相加倒相 f

7、2 基帶 信號 輸入 立頻率源進行選通，使其在每一個碼元 Ts 期間輸出 f1 或 f2 兩個載波之一，該 方法就是在二進制基帶矩形脈沖序列的控制 下通過開關電路對兩個不同的獨立 頻率源進行選通，使其在每一個碼元 sT期間輸出 1f或 2兩個載波之一。其原理 如圖 1.2.2 所示，它將產生二進制 FSK 信號。圖中，數(shù)字信號控制兩個獨立振 蕩器。門電路（即開關電路）和按數(shù)字信號的變化規(guī)律通斷。若門打開，則門 關閉故輸出為 1f，反之則輸出 2f。這種方法的特點是轉換速度快、波形好，而 且頻率穩(wěn)定度可以做得很高。頻率鍵控法還可以借助數(shù)字電路來實現(xiàn)。 圖 2-2 鍵控法電路圖 2.2 2FSK

8、解調的方案 2FSK 信號有多種解調方法，如非相干解調（包絡檢波法） 、相干解調法、 鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等，下面就相干檢測法、非相干檢測法進行 介紹。 （1）非相干解調 2FSK 信號的包絡檢波法解調方框圖如圖 2.2.3 所示，其可視為由兩路 2ASK 解調電路組成。這里，兩個帶通濾波器（帶寬相同，皆為相應的 2ASK 信號帶寬； 中心頻率不同，分別為 1f、 2起分路作用，用以分開兩路 2ASK 信號，上支路 - 5 - 對應 ，下支路對應 ，經包絡檢測后 分別取出它們的包絡 及 ；抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡信號同 時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。若

9、上、下支路 及 的抽樣值分別用 表示，則抽樣判決器的判決準則為 圖 2-3 2FSK 信號非相干解調方框圖 （2）(2) 相干解調 相干檢測的具體解調電路是同步檢波器，原理方框圖如圖所示。圖中兩個 帶通濾波器的作用同于包絡檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應的同 步相干載波相乘，再分別經低通濾波器濾掉二倍頻信號，取出含基帶數(shù)字信息 的低頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號的抽樣值 進行 比較判決（判決規(guī)則同于包絡檢波法） ，即可還原出基帶數(shù)字信號。 - 6 - 圖 2-3 2FSK 信號相干解調方框圖 3 system view 的應用 3.1 system view 的簡介

10、利用 System View，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種 多速率系統(tǒng)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設計和仿真。用戶在進行 系統(tǒng)設計時，只需從 System View 配置的圖標庫中調出有關圖標并進行參數(shù)設 置，完成圖標間的連線，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)的仿真分析結果。 SystemView 的庫資源十分豐富，包括含若干圖標的基本庫（ Main Library）及專業(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 （

11、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)的設計、仿真和方案論證；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。 在系統(tǒng)設計和仿真分析方面，System View 還提供了一個真實而靈活的窗口 用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內，可以通過鼠標方便地控制內部數(shù)據的圖 形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器” ， - 7 - 可以完成對仿真運行結果的各種運算、譜分析、濾波。 3.2 System View

12、的用戶環(huán)境 進入System View 后，屏幕上首先出現(xiàn)設計窗口，所有系統(tǒng)的設計、搭建 等基本操作，都是在設計窗口內完成的。 在設計窗口中間的大片區(qū)域就是設計區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的 地方。在設計窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過調用這些菜單可以 執(zhí)行System View的各項功能；設計窗口中菜單行的下面，緊鄰在設計區(qū)域上端 一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設計、仿真中可能用到的各種操作按鈕；在工 具欄的最右端是提示信息，當鼠標置于某一工具按鈕上時,在該處會顯示對該按 鈕的說明和提示信息；緊鄰在設計區(qū)域左端是各種器件圖標庫，下面介紹些常 用的幾個庫圖標，如表3-1所示。 表3-1

13、 常用圖標 圖標 名稱 作用 連接節(jié)點 用 于 多 個 圖 符 輸 入 輸 出 信 號 的 匯 聚 、 連 接 ， 在 圖 符 連 接 點 較 多 時 使 用 該 節(jié) 點 功 能 可 使 設 計 窗 口 內 的 連 線 美 觀 ， 有 利 于 檢 查 。 信 號 源 用 于 產 生 用 戶 系 統(tǒng) 所 需 的 信 號 源 。 這 個 庫 中 的 圖 符 只 有 輸 出 ， 沒 有 輸 入 。 子 系 統(tǒng) 它 代 表 一 個 復 雜 的 子 系 統(tǒng) 、 子 函 數(shù) 或 仿 真 的 子 過 程 的 圖 符 。 加法器 對輸入信號進行加法操作。 算子 對輸入數(shù)據進行某一算子操作，如延時、平均、濾波等

14、。 函數(shù) 對輸入數(shù)據進行某一指定函數(shù)操作。 乘法器 對輸入信號進行乘法操作。 - 8 - 接收器 用于實現(xiàn)信號的收集、顯示、分析以及輸出（包括輸出到文 件）等功能。它只有輸入，沒有輸出。 3.3 system view 的操作步驟 （一）選擇設置信號源（Source ） 選中該圖標并按住鼠標左鍵將其拖至設計區(qū)內，這時所選中的圖標會出現(xiàn) 在設計區(qū)域中。雙擊設計窗口中的圖標后，彈出的對話框，通過 Periodic Noise/PN Aperiodic和Import按鈕進行分類選擇和調用。選中后單擊對話框中的 參數(shù)按鈕Parameters，在出現(xiàn)的參數(shù)設置對話框中設置幅度、頻率、相位。完成 后分別單

15、擊參數(shù)設置和源庫對話框的按鈕OK，從而完成該圖標的設置。 （二）選擇設置分析窗（Sink） 當需要對系統(tǒng)中各測試點或某一圖標輸出進行觀察時，則應放置一個分析 窗（Sink）圖標，一般將其設置為“Analysis”屬性。Analysis圖標相當于示波 器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖標之一。具體操作和信號 源設置類似。 （三）系統(tǒng)定時（System Time） System View系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)。 在每次系統(tǒng)運行之前，首先需要設定一個系統(tǒng)頻率。各種仿真系統(tǒng)運行時， 是先對信號以系統(tǒng)頻率進行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點 的值，最后在輸出時，在分析窗內，按要求

16、畫出各個點的值或擬合曲線。 3.4 System View 的基本使用 利用 System View 進行系統(tǒng)的設計、構建、仿真與分析，這一過程可概括 為以下 3 個步驟： （1）根據設計要求與系統(tǒng)原理畫出系統(tǒng)原理框圖。 （2）選擇合適的圖符和實現(xiàn)結構，把系統(tǒng)原理框圖轉化為 System View 模 型，在 System View 設計窗口完成所設計的圖形化仿真系統(tǒng)。 （3）運行仿真程序，分析仿真結果。 - 9 - 3.5 System View 的系統(tǒng)定時窗口 System View 系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)，也就是說，在每次系統(tǒng)運行之前， 首先需要設定一個系統(tǒng)頻率。各種系統(tǒng)在仿真時，首先對

17、各信號以系統(tǒng)頻率進 行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點的值，最后輸出時，在觀 察窗內按要求畫出各個點的位置或擬合曲線。因此，系統(tǒng)定時是系統(tǒng)運行之前 一個必不可少的步驟。 在設計窗口中單擊工具欄中的“System Time”（系統(tǒng)定時按鈕） ，就能打開 如圖 2-1 所示的系統(tǒng)定時對話框。 圖 3-1 系統(tǒng)定時對話框 4 基于 system view 的仿真與調試 4.1 FSK 的調制電路仿真 根據模擬調頻法和鍵控法的原理圖，利用 System View 軟件進行仿真設計， 得到圖4-1（我們把調頻法與鍵控法的電路合成在一張電路圖上，這樣產生的波 形易于觀察和對比） - 10 -

18、圖4-1 2FSK 信號產生的兩種方法 參數(shù)設置： Token 0： 基帶信號-PN 碼序列將參數(shù)設置為 Rate=20HZ, Amplitude(幅 度)= 0.5v, Offset(偏移)= 0.5v Token 1：頻率調制 FM Token 2、6：信號接收分析器 Token 3：鍵控開關 Token 4、5: 載波-正弦波發(fā)生器 （頻率分別為50HZ、100Hz） 檢查仿真電路圖和參數(shù)設置無誤后，進行仿真運行，運行時間設置為：Start Time: 0 秒； Stop Time: 255e-3 秒；采樣頻率：Sample Rate：1000Hz。如圖 所示 - 11 - 圖 4-2

19、運行時間設置窗口 將電路圖連接完畢后，設置這個元器件的參數(shù)，點開運行時間設置窗口， 確保這個參數(shù)設置完畢，點擊仿真按鈕，得到調制信號與功率頻譜圖如下圖所 示 圖 4-3 調頻法 2FSK 的輸出 - 12 - 圖 4-4 鍵控法 2FSK 的輸出 圖 4-5 鍵控法 2FSK 的功率譜圖 圖 4-6 調頻法 2FSK 的功率譜圖 分析：從上到下依次是調制信號波形、頻率為f1的已調信號波形，頻率為 f2的已調信號波形，2FSK 信號波形。由圖中可以觀察到2FSK 信號就是兩個 2ASK信號疊加而成.，因此2FSK 頻譜可以近似表示成頻率分布為 f1和f2的兩個 2ASK頻譜的組合。其中兩個波形不

20、同且下凹的點為相位不連續(xù)點。 4.2 2FSK 解調電路仿真 （1）非相干解調法 根據非相干解調法（包絡檢波法）法的原理圖，利用 System View 軟件進 行仿真設計，得到圖4-7 - 13 - 圖4-7 非相干解調電路圖 參數(shù)設置： Token 0: NP 碼元，Amplitude=0.5V，Ofsetf=0.5V，Rate=10Hz，Levels=2； Token 1、2：載波，正弦波發(fā)生器（頻率分別為100Hz 和150Hz） Token 3: 單刀雙擲開關 Token 4: 加法器 Token 5: 高斯噪聲 std=0.5v Token 6、7: 線性系統(tǒng)濾波器 Token 8

21、、9：半波整流 Token 10、11：信號接收分析器 Token 12、13: 線性系統(tǒng)濾波器 Token 14: 模擬比較器 Token 15: 延遲器 檢查仿真電路圖和參數(shù)設置無誤后，進行仿真運行，運行時間設置為：Start Time: 0 秒； Stop Time: 255e-3 秒；采樣頻率：Sample Rate：1000Hz。如圖 所示 - 14 - 圖 4-8 運行時間設置窗口 將電路圖連接完畢后，設置這個元器件的參數(shù)，點開運行時間設置窗口， 確保這個參數(shù)設置完畢，點擊仿真按鈕，得到調制信號與功率頻譜圖如下圖所 示 圖 4-9 非相干解調輸出 圖 4-10 原始波形 - 15

22、- 圖 4-11 非相干解調功率譜圖 4-12 原始波形功率譜圖 分析：原始波形與非相干解調出的波形相同，證明此事解調成功，仿真成功。 將兩路信號接入,高低電平值分別設置為 1 V 和-1 V ,選擇輸出,輸出的信號就 將是解調信號 (2)相干解調法 根據相干解調法法的原理圖，利用 System View 軟件進行仿真設計，得到 圖4-13 - 16 - 4-13 相干解調電路 參數(shù)設置： Token 0: NP 碼元，Amplitude=0.5V，Ofsetf=0.5V，Rate=10Hz，Levels=2； Token 1、2、15、16：載波，正弦波發(fā)生器（頻率分別為100Hz 和150

23、Hz 100Hz 和150Hz） Token 3: 單刀雙擲開關 Token 4、17: 加法器 Token 5: 高斯噪聲 std=0.5v Token 6、7、10、11: 線性系統(tǒng)濾波器 Token 12: 延遲器 Token 13、14：乘法器 Token 18：緩沖器 檢查仿真電路圖和參數(shù)設置無誤后，進行仿真運行，運行時間設置為：Start Time: 0 秒； Stop Time: 4.095 秒；采樣頻率：Sample Rate：1000Hz。如圖所 示 - 17 - 圖4-14 運行時間設置窗口 將電路圖連接完畢后，設置這個元器件的參數(shù)，點開運行時間設置窗口， 確保這個參數(shù)設置

24、完畢，點擊仿真按鈕，得到調制信號與功率頻譜圖如下圖所 示 圖 4-15 相干解調輸出 - 18 - 圖 4-16 原始波形 圖 4-17 相干解調功率譜圖 圖 4-18 原始波形功率譜圖 分析：通過相干解調輸出波形，說明解調成功。從仿真結果中我們看到，產生 的 2FSK 信號通過相干解調完整的恢復為原來的基帶信號。 這里將 2FSK 信號分解為上下兩路 2ASK 信號分別進行解調，然后進行判決。 抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限。判決規(guī)則 就應與解調規(guī)程相呼應，調制時若規(guī)定“1”符號載波對應載波頻率 f1，則接收 時上支路的樣值大，應判為“1” ；反之則判為“0” 。

25、當傳輸信道為隨參信道時， 則 2FSK 具有更好的適應能力。 - 19 - 5.總結與致謝 5.1 總結 本次畢業(yè)設計主要有以下幾個方面收獲，以下全部都是在本次畢業(yè)設計中 的解決的問題和學到的東西： System View 軟件的學習。以前沒有接觸這個軟件，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。System View 在仿真 軟件中也是具有分出重要的地位的，作為我們電技的專業(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 計是一個重要的工具，當我們設計的電路能夠在電路上實現(xiàn)時，我們的設計的 電路才有可能能夠在實際中實

26、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。 在這次畢業(yè)設計中，老師雖然提供了全部的仿真，但是通過自己的檢測和 利用我這學期在這一章的數(shù)字通信系統(tǒng)的學習的掌握。我非常好的利用了課本 的知識，結合課本的知識，把原來的電路做了很多的改進。有些器件按照自己 的設計的思維去做，最終實現(xiàn)了全部的結果的仿真。學以致用，這次的課程設 計是一個非常好的一門畢業(yè)設計，同時，是對于課本的知識的更深的理解。 5.2 致謝 通過本次設計，更使我明白了學習和實踐之間的密切關系，同時也為我在 以后的工作崗位上能夠更好的發(fā)揮自己的能力，累積了不少的經驗 在論文即將完成之際，我首先感謝學校為我四年的

27、大學生活提供一個良好 的學習和生活環(huán)境，以及豐富的教育、教學資源，讓我對 System view 仿真有 了一個系統(tǒng)地學習過程，也使我從一個不懂事的新生成為了一名合格的大學生。 感謝在校期間教過我的老師們，特別是韓芳老師，他們在教給我知識的同 時，還傳授給了我許多學習的方法，引導我用發(fā)散性思維去考慮問題，而不局 限于問題的表面。同時，我還我相信在這個過程中從老師身上學到的對于做學 - 20 - 問的態(tài)度，踏實的心態(tài)將會給我以后工作有很大的幫助。 參考文獻 1 樊昌信，曹麗娜編著.通信原理.國防工業(yè)出版社.2006。 2 康華光，陳大欽，張林.電子技術基礎 模擬部分（第五版）.高等教育出版社.2005。 3 康華光，鄒壽彬，秦臻.電子技術基礎 數(shù)字部分（第五版）.高等教育出版社.2005。 4 謝嘉奎，宣月清，馮軍.電子線路 非線性部分（第五版）.高等教育出版社.1999.8。 5 邱關源 原著，羅先覺 修訂.電路（第 5 版）.高等教育出版社.2006.5。 6 李東生. SystemView系統(tǒng)設計及仿真入門與應用 電子工業(yè)出版社 7 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 8 程佩青. 數(shù)字信號處理教程 清華大學出版社