通信電路課程設(shè)計

1、通信電路課程設(shè)計目錄一、 程 目的 . 二、 程 內(nèi)容 三、前期準 工作 四、最基本的 幅 射與接收系 的工作原理與系 仿真 五、 與展望1 / 23一、課設(shè)設(shè)計目的通過高頻電子線路課程設(shè)計， 在學習仿真軟件使用方法的基礎(chǔ)上， 要求掌握最基本的調(diào)幅發(fā)射與接收系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)仿真設(shè)計。2 / 23二、課設(shè)設(shè)計內(nèi)容以動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計一書第一章、第二章、 第四章為參考資料，設(shè)計常規(guī)雙邊帶調(diào)幅、超外差收音機仿真電路，并進行電路仿真及分析。3 / 23三、前期準備工作以動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計一書第一章、第二章為參考資料，學習了仿真軟件的基本使用方法，完成了以下練習題：試用頻率分

2、別為、的兩個正弦信號源，合成一調(diào)制信號()(*)*(*),觀察其頻譜與輸出信號波形。注意根據(jù)信號的頻率選擇適當?shù)牟蓸宇l率。仿真電路圖，結(jié)果及分析4 / 23圖符：正弦信號源；圖符：正弦信號源；圖符：乘法器；圖符：增益對輸入信號倍放大；圖符：分析對輸入信號進行分析；SystemViewPower Spectrum of w1 ( dBm 50 ohms) MixedPowerRadixSpectrum of Sink 4 (dBm 50 ohms)Sink 405e-302e+305e-310e-3 15e-32015304102050m10meBBdddurrtieelwwpoo-5mPPA0

3、-10-15-10-20-2505e-302e+3Frequency in Hz (dF = 246.2e-6 Hz)Frequency in Hz (dF = 62.5 Hz)20-2-4-605e-310e-315e-3Time in Seconds1.2將一正弦信號與高斯噪聲相加后觀察出波形及其頻譜。由小到大改變高斯噪聲的功率，重新觀察輸出波形及其頻譜。仿真電路圖，結(jié)果及分析圖符：正弦信號源；圖符：高斯噪聲頻率；5 / 23圖符：加法器；圖符：分析對輸入信號進行分析；System ViewSink 305e-310e-315e-320e-3105edtuilpm0A-505e-310e-

4、315e-320e-3Time in SecondsPower Spectrum of Sink 3 (dBm50 ohms)04008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+3151050mdBrew-5oP-10-15-20-2504008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+3Frequency in Hz (dF = 46.88 Hz)把高斯噪聲方差改為后頻譜圖；6 / 23System ViewSink 305e-310e-315e-320e-31.5e+31e+3500edtuilmpA0-500-1e+305e-310e-315e-320e-

5、3Time in SecondsPower Spectrum of Sink 3 (dBm50 ohms)04008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+3555045mdBrewoP40353004008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+3Frequency in Hz (dF = 46.88 Hz)把高斯噪聲方差改為后頻譜圖System ViewSink 305e-310e-315e-320e-310e+35e+30edtuilmpA-5e+3-10e+305e-310e-315e-320e-3Time in SecondsPower Spect

6、rum of Sink 3 (dBm50 ohms)04008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+37570m65BderowP60555004008001.2e+31.6e+32e+32.4e+32.8e+3Frequency in Hz (dF = 46.88 Hz)7 / 23在頻域圖譜中看出隨著高斯噪聲的方差變大出現(xiàn)的頻譜越無規(guī)律，其中包含的頻率分量就會增多，可見在設(shè)計電路時應(yīng)盡量減少由于各種噪聲造成的失真。已知雙音頻編碼器的低組頻率 ,高組頻率 為 ,試合成、 *、的雙音頻，并使用接收器圖符中的單聲道音頻文件 （ ）輸出， 通過計算機的聲卡輸出聲音， 與實際電話

7、的輸出聲音比較。注意，在輸出端應(yīng)加入一定的增益來放大波形。仿真電路圖，結(jié)果及分析都 是 題目中出現(xiàn)的高低頻率的組合， 每兩個為一組通過加法器連接， 而后早通過增益將這些加和平率放大， 然后通過單聲道的輸出， 為了方便的觀察每組的頻譜變化故在每個音頻輸出的后面加上了波形輸出， 其時域和頻域圖譜如圖所示， 雖然選擇了其中的一組但還是可以反映出其他組的情況， 從頻譜上雖然有很多頻率分量但還是可以看出有個主要的頻率，他們就是這段音頻的主要組成部分8 / 23SystemViewSink 660123150145140135e130edduut125tiillppmmA120A1151101050123

8、Time in SecondsSink 670123150145140135eed130duuttiillppmmA125A1201151101050123Time in SecondsSystemViewSink 730123150145140135e130edduut125tiillppmmA120A1151101050123Time in SecondsSink 720123150145140135e130edduuttiillppmmA125A1201151101050123Time in SecondsSink 680123150145140135130125120115110105

9、0123Time in SecondsSink 6901231501451401351301251201151101050123Time in SecondsSink 7101231501451401351301251201151101050123Time in SecondsSink 7001231501451401351301251201151101050123Time in Seconds9 / 23SystemViewSink 77Sink 7501230123150150145145140140135135e130e130dduut125t125iillppmmA120A120115

10、11511011010510501230123Time in SecondsTime in SecondsSink 76Sink 7401230123150150145145140140135135eed130d130uuttiillppmmA125A12512012011511511011010510501230123Time in SecondsTime in SecondsSystemViewSink 810123150145140135e130eddu125uttiillppmmA120A1151101050123Time in SecondsSink 8001231501451401

11、35eed130duuttiillppm125mAA120Sink 7901231501451401351301251201151101050123Time in SecondsSink 78012316015014013012011511011010010501230123Time in SecondsTime in Seconds10 / 23在設(shè)計區(qū)放置兩個信號源圖符，將其中一個定義為周期正弦波，頻率為，幅度為，相位為度；另一個定義為高斯噪聲，標準方差為，均值為。將兩者通過加法器圖符連接，同時放置一個實時計算器圖符，并連接到加法器的輸出，觀察輸出波形。仿真電路圖，結(jié)果及分析圖符：正弦輸入

12、信號源,幅度 ,相位；圖符：高斯噪聲，標準方差為，均值為；圖符：加法器；圖符：實時計算器；SystemViewSink 301e-32e-33e-36420etduilmpA-2-4-601e-32e-33e-3Time in Seconds將高斯噪聲與正弦信號源疊加后的時域與頻域的圖譜如圖所示，從時域圖上可以依稀看出已經(jīng)有包絡(luò)的形成但是并不明顯，再從頻譜上分析很明顯有一主要的頻率就是，其他的都是高斯噪聲的頻率分量，顯得雜亂無章。試定義一個線性系統(tǒng)算子，將其設(shè)置為一個“ 類型的極點 低通濾波器，截止頻率為。11 / 23仿真電路圖，結(jié)果及分析Syst emViewSink 20250e- 65

13、00e- 6750e- 61e- 31. 25e- 31.5e- 30edtuilApmmBrdoewP0250e- 6500e- 6750e- 61e- 31. 25e- 31.5e- 3Tim e in SecondsPowerSpectrum ofSink 2 ( dBm50 ohms)08e+316e+324e+332e+30- 20- 4008e+316e+324e+332e+3Frequency in Hz( dF = 625 Hz)PowerSpect rum ofw1 ( dBm50 ohms) M ixed Radix0200e- 6400e- 6600e- 640mBrdo

14、ewP00200e- 6400e- 6600e- 6Frequency in Hz ( dF = 24. 62e-6 Hz)將練習題中定義的高斯噪聲通過練習題定義的低通濾波器與練習題中定義的正弦波相乘，觀察輸出波形。仿真電路圖，結(jié)果及分析12 / 23System ViewSink 301e-32e-33e-32e0dutilmpA-201e-32e-33e-3Time in SecondsPower Spectrum of Sink 3 (dBm50 ohms)04e+38e+312e+316e+320e+31050-5mdBroew-10P-15-20-25-3004e+38e+312e+

15、316e+320e+3Frequency in Hz (dF= 312.5 Hz)先將高斯噪聲通過低通型的巴特沃斯濾波器后， 高斯噪聲中高于截止頻率的頻率分量都被濾除掉。 然后再和頻率單一的正弦信號源相乘， 從示波器上可以看到高于的頻率明顯減少而且幅度明顯變小， 幾乎到可以忽略掉的程度。 但同時也發(fā)現(xiàn)一個問題在其他頻率點上并不能凸顯出正弦信號源的的主導地位，這就說明高斯噪聲對信號源的影響是相當大的，所以應(yīng)該將相乘后的信號通過帶通濾波器效果會比較好。13 / 23四、最基本的調(diào)幅發(fā)射與接收系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)仿真設(shè)計以動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計一書第四章為參考資料，進行了以下設(shè)計。1. 常規(guī)

16、雙邊帶調(diào)幅電路仿真1） 調(diào)制原理）原理框圖2） 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅電路設(shè)計步驟圖符：正弦信號源；圖符：信號增益增益值為；圖符，加法器；圖符，乘法器；圖符切比偰夫低通濾波器極點；圖符 : 正弦信號源；圖符：正弦信號源；圖符：輸入信號分析；圖符：輸入信號分析；圖符：雙邊帶信號輸出分析；3）仿真電路圖14 / 23圖4） 仿真結(jié)果及分析以調(diào)信號的波形圖15 / 23載波信號波形圖調(diào)幅信號波形圖16 / 23已調(diào)信號的頻譜圖分析2. 超外差收音機電路仿真1） 超外差接收機的工作原理原理框圖2） 超外差收音機電路設(shè)計步驟步驟如下圖)仿真電路圖17 / 23仿真結(jié)果及分析上圖為超外差收音機的混頻器輸入輸出頻譜

17、示意圖18 / 23圖上圖為中頻濾波器的頻率響應(yīng)波特圖上圖為收到信號頻譜圖19 / 23上圖為信號與本振混頻后輸出信號的頻譜上圖為通過帶通濾波器取出的中頻信號的頻譜20 / 23上圖為檢波器解調(diào)輸出的波形對收音機選擇性參數(shù)的進一步分析21 / 23（）有用功率的統(tǒng)計運算結(jié)果（）干擾信號功率統(tǒng)計運算結(jié)果22 / 23五、總結(jié)與展望集成電路具有體積小、功耗低、可靠性高、性能好以及易于使系統(tǒng)整機實現(xiàn)少調(diào)整和不調(diào)整等優(yōu)點， 通信電路正迅速向幾集成方向發(fā)展。不僅集總參數(shù)電路正在迅速集成化，分布參數(shù)電路也在集成化。 隨著集成電路設(shè)計與工藝技術(shù)的進步，現(xiàn)在已有可能將一個電子系統(tǒng)或其子系統(tǒng)集成在一個芯片上，稱

18、為系統(tǒng)集成。 它改變了用通用元、器件組裝電子系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法，而直接將系統(tǒng)制作在芯片上，從而大大促進了系統(tǒng)、電路與工藝的結(jié)合通過這次的高頻課程設(shè)計，我充分的了解了收音機的工作原理。通信，是一個正反過程，即完成信息交換是通過：變換傳輸 逆變換。當在做振幅調(diào)制時就是通過乘法器（運用積化和差） 產(chǎn)生和頻與差頻的轉(zhuǎn)換，這樣就使頻率變換成為可能，同樣在接收端也運用乘法器（運用和差化積） 是原來加進去的載波頻率被現(xiàn)在的載波頻率抵消掉，在經(jīng)過一連串的檢波濾波過程就能清晰實現(xiàn)信號的恢復，這樣信息就完成了傳輸。這次課程設(shè)計歷時一個星期左右，通過這星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時候，大家就分配好了各自的任務(wù)，大家有的繪制原理圖，進行仿真實驗， 有的積極查詢相關(guān)資料，并且經(jīng)常聚在一起討論各個方案的可行性。在課程設(shè)計中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道， 否則一個人的錯誤， 就有可能導致整個工作失敗。團結(jié)協(xié)作是我們成功的一項非常重要的保證。而這次設(shè)計也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶