2fsk課程設(shè)計(jì)--2fsk 系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

1、<p>　　通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　課題名稱 2FSK 系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班 級(jí) 10通信2W </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p&g

2、t;<p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn) 60-511 </p><p>　　2013年 10月 31日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　序言.......................

3、..................................................1</p><p>　　課程設(shè)計(jì)要求.....................................................2</p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的.....................................................

4、........2</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.....................................................2</p><p>　　Systemview介紹..................................................3</p><p>　　2.1 Systemview簡(jiǎn)

5、介...........................................................3</p><p>　　2.2 Systemview系統(tǒng)仿真步驟.................................................3</p><p>　　2.3 systemview主要功能鍵介紹及作用...................

6、.................4 </p><p>　　第3章 2FSK調(diào)制解調(diào)原理.....................................5</p><p>　　3.1 2FSK調(diào)制原理....................................................5</p><p>　　3.2 2FSK解

7、調(diào)原理....................................................5</p><p>　　3.2.1包絡(luò)檢波法 ....................................................5</p><p>　　3.2.2 相干檢測(cè)法 ..........................................

8、..........6</p><p>　　3.2.3過(guò)零檢測(cè)法 ....................................................7</p><p>　　3.2.4差分檢測(cè)法 ....................................................7</p><p>　　第4章 2FSK仿真設(shè)計(jì)

9、及仿真結(jié)果分析..........................8</p><p>　　4.1 2FSK調(diào)制系統(tǒng)圖符設(shè)置.............................................8</p><p>　　4.2仿真結(jié)果及分析..................................................12</p><

10、p>　　參考文獻(xiàn)..................................................16</p><p>　　體會(huì)與建議................................................................................................17</p><p><b>　

11、　序言</b></p><p>　　現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的工程系統(tǒng)，通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究也是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)。由于技術(shù)的復(fù)雜性，在現(xiàn)代通信技術(shù)中，越來(lái)越重視采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)從仿真研究和設(shè)計(jì)輔助工具，發(fā)展成為今天的軟件無(wú)線電技術(shù)，這就使通信系統(tǒng)的仿真研究具有更重要和更實(shí)用的意義。</p><p>　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的基礎(chǔ)，是

12、建立工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。只有建立了工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，才能通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)分析和檢驗(yàn)的目的。但由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的復(fù)雜性，在許多時(shí)候直接建立數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)復(fù)雜的，也不利于工程使用。因此，在電子系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，人們一直希望有一種既能按物理概念直接建立分析和仿真模型，又能提供直觀數(shù)學(xué)模型分析和仿真的工具。SystemView就是一種比較適合這兩種建模方法的現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和仿真試驗(yàn)工具。</p>

13、<p>　　通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜，因此，在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)中，在進(jìn)行實(shí)際硬件系統(tǒng)試驗(yàn)之前，軟件仿真已成為必不可少的一部分。目前，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronic Design Automatic)技術(shù)已經(jīng)成為電子設(shè)計(jì)的潮流。為了使繁雜的電子設(shè)計(jì)過(guò)程更加便捷、高效，出現(xiàn)了許多針對(duì)不同層次應(yīng)用的EDA軟件。美國(guó)Elanix公司推出的基于PC機(jī)Windows平臺(tái)的Syste

14、mView動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，是一個(gè)已開(kāi)始流行的、優(yōu)秀的EDA軟件。它通過(guò)方便、直觀、形象的過(guò)程構(gòu)建系統(tǒng)，提供豐富的部件資源，強(qiáng)大的分析功能和可視化開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，已逐漸被電子工程師、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)人員所認(rèn)可，并作為各種通信、控制及其它系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)以及通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點(diǎn)是: 實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。

15、</p><p>　　第1章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求</p><p><b>　　1.1課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)的通信原理知識(shí)的理解并學(xué)會(huì)應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，提高其利用通信原理知識(shí)處理通信系統(tǒng)問(wèn)題的能力，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　1

16、.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　2FSK系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　工作原理</b></p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　A.輸入二進(jìn)制碼元速率為100Hz

17、；載波頻率分別為1300Hz和2100Hz</p><p>　　B.根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)圖符參數(shù)，進(jìn)行仿真，實(shí)時(shí)觀察輸入序列、FSK信號(hào)、兩個(gè)BPF輸出、乘法器輸出、兩個(gè)LPF輸出和解調(diào)輸出的波形和功率譜是否正確及其特點(diǎn)，并畫(huà)出個(gè)點(diǎn)波形。</p><p><b>　　1.3課程設(shè)計(jì)平臺(tái)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)基于systemview軟

18、件</p><p>　　Systemview介紹</p><p>　　2.1 Systemview簡(jiǎn)介</p><p>　　SystemView是一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和仿真的可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境。它可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌霞岸嗨俾氏到y(tǒng)，可用于各種線性、非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。尤具特色的是，它可以很方便地進(jìn)行各種濾波器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)備有通信、邏輯、數(shù)

19、字信號(hào)處理(DSP)、射頻/模擬、碼分多址個(gè)人通信系統(tǒng)(CDMA/PCS)、數(shù)字視頻廣播(DVB)系統(tǒng)、自適應(yīng)濾波器、第三代無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)等專業(yè)庫(kù)可供選擇，適合于各種專業(yè)設(shè)計(jì)人員。該系統(tǒng)支持外部數(shù)據(jù)的輸入和輸出，支持用戶自己編寫(xiě)代碼(C/C＋＋)，兼容Matlab軟件。同時(shí)，提供了與硬件設(shè)計(jì)工具的接口，支持Xilinx 公司的FPGA芯片和TI公司的DSP芯片，是一個(gè)用于現(xiàn)代工程和科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具平臺(tái)。S

20、ystemView已大量地應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理、通信系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真等領(lǐng)域。軟件仿真要以理論知識(shí)為指導(dǎo)，軟件仿真對(duì)硬件開(kāi)發(fā)提供方案論證和實(shí)踐指導(dǎo)。</p><p>　　2.2 Systemview系統(tǒng)仿真步驟</p><p>　　a.建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)系統(tǒng)的基本工作原理，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分的關(guān)系，畫(huà)出系統(tǒng)框圖。</p><

21、;p>　　b.從功能庫(kù)中選取、拖動(dòng)可視化圖符，組建系統(tǒng)在信號(hào)源圖符庫(kù)、算子圖符庫(kù)、函數(shù)圖符庫(kù)、信號(hào)接受器圖符庫(kù)中選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設(shè)計(jì)窗口，按設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)。</p><p>　　c. 設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置包括運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和功能模塊運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　d. 設(shè)置觀察窗口， 分析模擬數(shù)據(jù)和波形 在系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)處設(shè)置觀察窗口，分析

22、結(jié)果。</p><p>　　2.3systemview主要功能鍵介紹及作用</p><p>　　第3章 2FSK調(diào)制解調(diào)原理</p><p>　　3.1 2FSK調(diào)制原理</p><p>　　數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控，記作FSK（Frequency Shift Keying），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字

23、信息的，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率，由于數(shù)字只有有限個(gè)取值。那么，2FSK信號(hào)便是符號(hào)"1"對(duì)應(yīng)與載波 ，而符號(hào)"0"對(duì)應(yīng)于載頻 （與 不同的另一個(gè)載頻）的已調(diào)波形，而且 與 之間的改變是瞬間來(lái)完成的。從原理上講調(diào)頻可用模擬調(diào)頻來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者較為簡(jiǎn)便。2FSK鍵控法就是利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通的。</p><p&

24、gt;　　2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬相乘法和數(shù)字鍵控法。</p><p><b>　　原理圖：</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2 2FSK解調(diào)原理</p><p><b>　　FSK信號(hào)的解調(diào) </b></p&g

25、t;<p>　　數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方法很多，如鑒頻法、相干檢測(cè)法、包絡(luò)檢波法、過(guò)零檢測(cè)法、差分檢測(cè)法等。</p><p>　　3.2.1包絡(luò)檢波法 </p><p>　　包絡(luò)檢波法可視為由兩路2ASK解調(diào)電路組成。這里，兩個(gè)帶通濾波器（帶寬相同，皆為相應(yīng)的2ASK信號(hào)帶寬；中心頻率不同,分別為（、）起分路作用，用以分開(kāi)兩路2ASK信號(hào)，上支路對(duì)應(yīng) ，下支路對(duì)應(yīng)，經(jīng)包絡(luò)檢測(cè)后分

26、別取出它們的包絡(luò)s(t)及；抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡(luò)信號(hào)同時(shí)送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號(hào)。若上、下支路s(t)及 的抽樣值分別用表示，則抽樣判決器的判決準(zhǔn)則為 </p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　3.2.2 相干檢測(cè)法 </p><p>　　相干檢測(cè)的具體解調(diào)電路是同步檢波器，原理方

27、框圖如圖5-10所示。圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用同于包絡(luò)檢波法，起分路作用。它們的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波器濾掉二倍頻信號(hào)，取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號(hào)，抽樣判決器在抽樣脈沖到來(lái)時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)的抽樣值進(jìn)行比較判決（判決規(guī)則同于包絡(luò)檢波法），即可還原出基帶數(shù)字信號(hào)。 </p><p><b>　　圖3-3</b></p><p><b&g

28、t;　　圖3-5</b></p><p>　　3.2.3過(guò)零檢測(cè)法 </p><p>　　過(guò)零檢測(cè)法單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的次數(shù)多少，可以用來(lái)衡量頻率的高低。數(shù)字調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而異，故檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異，這就是過(guò)零檢測(cè)法的基本思想。過(guò)零檢測(cè)法方框圖及各點(diǎn)波形如圖4所示。2FSK輸入信號(hào)經(jīng)放大限幅后產(chǎn)生矩形脈沖序列，經(jīng)微分及全波整流形成與頻率變化

29、相應(yīng)的尖脈沖序列，這個(gè)序列就代表著調(diào)頻波的過(guò)零點(diǎn)。尖脈沖觸發(fā)一寬脈沖發(fā)生器，變換成具有一定寬度的矩形波，該矩形波的直流分量便代表著信號(hào)的頻率，脈沖越密，直流分量越大，反映著輸入信號(hào)的頻率越高。經(jīng)低通濾波器就可得到脈沖波的直流分量。這樣就完成了頻率－幅度變換，從而再根據(jù)直流分量幅度上的區(qū)別還原出數(shù)字信號(hào)“1”和“0”。 </p><p><b>　　圖3-5</b></p>&l

30、t;p>　　3.2.4差分檢測(cè)法 </p><p>　　差分檢波法基于輸入信號(hào)與其延遲τ的信號(hào)相比較，信道上的失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故不影響最終鑒頻結(jié)果。實(shí)踐表明，當(dāng)延遲失真為0時(shí)，這種方法的檢測(cè)性能不如普通鑒頻法，但當(dāng)信道有較嚴(yán)重延遲失真時(shí)，其檢測(cè)性能優(yōu)于鑒頻法。 </p><p>　　2FSK仿真設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果分析</p><p>　　4.1 2FSK調(diào)

31、制系統(tǒng)圖符設(shè)置</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)圖符設(shè)置</p><p><b>　　表4-2</b></p><p>　　PN碼元速率100Hz,Amp=1v, Offset=0v, 碼元速率=100Hz, Level=2，Phase= 0 d

32、eg</p><p>　　載波頻率分別為1300Hz與2100Hz</p><p>　　帶通1上行頻率1500Hz，下行頻率1100Hz</p><p>　　帶通2上行頻率為2300Hz，下行頻率為1900Hz</p><p>　　低通濾波上行頻率120Hz，提取有用信號(hào)</p><p>　　比較器起抽樣判決作用<

33、;/p><p>　　進(jìn)行系統(tǒng)定時(shí)，將Sample Rate設(shè)置為系統(tǒng)最高頻率的10倍，即為10000Hz；No.of Sample（采樣點(diǎn)數(shù)）設(shè)置為2048</p><p>　　4.2仿真結(jié)果及分析</p><p><b>　　結(jié)果總圖：</b></p><p><b>　　圖4-1</b></p

34、><p>　　分析：以上波形為本次試驗(yàn)的總波形，顯示出從原始ＰＮ到解調(diào)波形過(guò)程中所有的波形調(diào)制情況，可以清晰比較各個(gè)環(huán)節(jié)中的波形轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　調(diào)制信號(hào)：</b></p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　分析：輸入偽隨機(jī)PN序列即二進(jìn)制碼元速率為100Hz，

35、碼元周期為0.01s。</p><p><b>　　2FSK信號(hào)波形：</b></p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>　　分析：使用開(kāi)關(guān)選擇頻率為1300和2100Hz的正弦載波信號(hào)對(duì)原信號(hào)進(jìn)行調(diào)制形成2FSK信號(hào)。</p><p>　　兩個(gè)帶通濾波器輸出波形：</p&

36、gt;<p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　分析：帶通濾波器為選擇一定頻段的調(diào)制信號(hào)，根據(jù)所設(shè)定的上下限頻率將不同頻段的信號(hào)進(jìn)行分離。</p><p>　　兩個(gè)乘法器輸出波形：</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　分析：選擇與調(diào)制信號(hào)所

37、用載波同頻同相的正弦信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相乘，形成相干解調(diào)功能，對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。</p><p>　　兩個(gè)低通濾波器輸出波形：</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　分析：低通濾波器是選擇低于一定頻段的有用信號(hào)，如上實(shí)驗(yàn)，用低通濾波器取出100Hz的輸入信號(hào)。</p><p><b>

38、　　解調(diào)輸出波形：</b></p><p><b>　　圖4-7</b></p><p>　　分析：通過(guò)抽樣判決，當(dāng)a<=b正確時(shí)，取1，否則，取-1，完成解調(diào)信號(hào)，如上圖，解調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)基本相同。</p><p>　　調(diào)制與解調(diào)波形對(duì)比：</p><p><b>　　圖4-8</b

39、></p><p>　　分析：根據(jù)上圖比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確執(zhí)行。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 樊昌信,曹麗娜編著， 通信原理(第6版) [M] . 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008。</p><p>　　[2] 孫屹，戴妍峰編著，通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)，國(guó)防工業(yè)出版社，2004。

40、</p><p>　　[3] 戴志平，梅進(jìn)杰，羅菁，陳震云編著，數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，北京有點(diǎn)大學(xué)出版社，2011。</p><p><b>　　體會(huì)與建議</b></p><p>　　通信原理課程設(shè)計(jì)對(duì)通信專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。為了能夠進(jìn)一步熟悉各種通信系統(tǒng)的工作原理，使我們能夠更進(jìn)一步的了解通信系統(tǒng)的本質(zhì)，也能夠更

41、加充分理解通信在其專業(yè)領(lǐng)域的意義。因此,學(xué)好這門(mén)課程對(duì)于我們專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),具有十分重要的意義。所以，借這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我們主要是使用System View對(duì)各種通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。SystemView以模塊化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個(gè)嵌入式的分析引擎。使我們能方便快捷地掌握System View這個(gè)軟件的操作和運(yùn)行，并能對(duì)仿真后的波形進(jìn)行觀察和分析。</p><p&

42、gt;　　在這次設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多原來(lái)不懂的知識(shí)，同時(shí)也感到了團(tuán)隊(duì)合作精神的寶貴。這門(mén)設(shè)計(jì)提高了我們對(duì)一些電子通信應(yīng)用方面的軟件，為我們以后的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　這次實(shí)訓(xùn)有一些體會(huì)，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。知不知道是一回事，能不能做成功可能又是另外一回事，做事要認(rèn)真，仔細(xì)，馬虎不得，可能就是某一個(gè)小差錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程的錯(cuò)誤，還有就是要由一定的自學(xué)能力，不是所有要學(xué)的東西都是有人