通信課設(shè)實基于systemview的窄帶調(diào)頻與調(diào)幅比較

1、目 錄摘要 .11 SYSTEMVIEW 軟件介紹.12 AM 調(diào)制與解調(diào).22.1AM 的調(diào)制.22.2AM 的解調(diào).23 NBFM 的調(diào)制與解調(diào) .33.1NBFM 的調(diào)制.33.2NBFM 的解調(diào).44 仿真電路及仿真波形 .55 AM 與 NBFM 調(diào)制性能比較.55.1頻帶寬度的比較.55.2抗噪聲性能的比較.65.3 傳送信息效率的比較 .8參考文獻 .10SYNOPSIS：.11 1基于 systemview 的窄帶調(diào)頻與調(diào)幅分析比較計算機與信息工程學院 200*級 * *指導老師 * 教授摘要 本文主要應用 systemview 軟件對相同信號分別經(jīng)過窄帶調(diào)頻和 AM 調(diào)制進行

2、系統(tǒng)的仿真分析，比較出這兩種調(diào)制直各自的優(yōu)劣。關(guān)鍵詞 systemview 仿真軟件；窄帶調(diào)頻；AM 調(diào)制調(diào)頻（FM）和調(diào)幅(AM)是無線電通信領(lǐng)域的兩種基本的調(diào)制方式 ，而弱信號情形下的窄帶調(diào)頻( NBFM)是調(diào)頻的一種特殊情況，其與普通調(diào)幅( AM)又具有極大地相似性。本文就窄帶調(diào)頻（NBFM）與調(diào)幅，對它們調(diào)制解調(diào)原理及抗噪聲性能方面通過 systemview 軟件進行仿真比較分析 。1.SystemView 軟件介紹SystemView 是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真，是一個強有力的動態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號處理、濾波器設(shè)計，到復雜的通信系統(tǒng)等不

3、同層次的設(shè)計、仿真要求。SystemView 借助大家熟悉的 Windows 窗口環(huán)境，以模塊化和交互式的接口，為用戶提供了一個嵌入式的分析引擎。使用 SystemView 時，用戶只需關(guān)心項目的設(shè)計思想和過程，用鼠標點擊圖標即可完成復雜系統(tǒng)的建模、設(shè)計和測試，而不需要花費太多時間和精力通過編程來建立系統(tǒng)仿真模型。下面簡單介紹 SystemViem 仿真系統(tǒng)的特點。（1）能方針大量的應用系統(tǒng)（2）快速方便的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計與仿真（3）在報告中方便地加入 SystemView 的結(jié)論（4）提供基于組織結(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計（5）多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng)（6）完備的濾波器和線性系統(tǒng)設(shè)計（7）先進的信號分析和數(shù)據(jù)

4、塊處理（8）可擴展性（9）完善自我診斷功能2總之，SystemView 的設(shè)計者希望它成為一種強有力的基于個人計算機的動態(tài)通信仿真工具，以達到在不具備先進儀器的條件下同樣也能完成復雜的通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真的目的 。2. AM 調(diào)制及解調(diào)2.1 AM 調(diào)制現(xiàn)以單一正弦信號 m(t)=cost 為調(diào)制波對其調(diào)制分析。AM 信號的表達式可以寫作：S1=A+m(t)cost將 m(t)帶入上式可得：S1=A+costcost =Acost + costcost = Acost +1/2cos(+)+ cos(-) 由式可以得出 AM 調(diào)試的方法，如下圖（1）所示： 圖（1）AM 的調(diào)制2.2 AM 信號

5、解調(diào)原理AM 信號的解調(diào)有兩種方法，一種是包絡(luò)檢波，另一種是相干解調(diào)。本文采用相干解調(diào)。信號經(jīng)過一個通帶為100hz,110hz的帶通濾波器，后有S2=1/2cos(+) 對乘以載波 cost 可以得到如下式子：S3=1/2cos(+) cos3 =1/4cost + cos(2+)再經(jīng)過一個低通濾波器可得出調(diào)制信號。由上述可得解調(diào)原理圖如圖（2）所示：圖（2）AM 的解調(diào)3 窄帶信號的調(diào)制解調(diào)3.1 窄帶信號的調(diào)制原理調(diào)頻信號的一般表達式為：當瞬時相位偏移滿足下式條件時調(diào)頻信號表達式可近似為：稱之為窄帶信號，由上式得其調(diào)制仿真圖如圖（3）所示：4圖（3）NBFM 調(diào)制3.1 窄帶信號的解調(diào)制

6、原理由上面的推導可知，窄帶調(diào)頻可以由乘法器實現(xiàn)，因此必然可用相干解調(diào)的方法來回復原調(diào)制信號，如圖 2 所示，NBFM 信號在接收端首先經(jīng)過帶通濾波器(BP)濾除頻帶外信道加性噪聲，然后經(jīng)過乘法器與載波(-sinct)相乘，用低通濾波器濾除乘出來的高頻分量，最后經(jīng)微分器去掉 f(t)外面的積分，在輸出端恢復原調(diào)制信號 f(t)。如圖（4）所示：圖（4）NBFM 解調(diào)4 仿真電路及仿真波形以下試驗中采用頻率 10hz 的正弦信號做載波，頻率 100hz 的余弦信號做載波，一般軟件時鐘采樣率至少十倍載頻，本次試驗軟件時鐘設(shè)為 2000hz,采樣數(shù)為 1024。各系數(shù)如圖（5）示：5圖（5）為了便于后

7、面 AM 調(diào)制與 NBFM 調(diào)制各方面的比較，所以為它們提供相同的輸入信號功率設(shè)計仿真電路如下圖（6）示：圖（6）systemview 仿真電路仿真過程后可得到各點的波形如下圖（7）中所示：6 圖（7）systemview 仿真波形5 AM 調(diào)制與 NBFM 調(diào)制的比較5.1 調(diào)制帶寬的比較 分別給這兩套系統(tǒng) 10hz 的調(diào)試信號與 100hz 的載頻信號，經(jīng)過 systemview仿真后得到如圖（8）的頻譜。綠色線為 AM 調(diào)制后的頻譜，黃色線的為 NBFM 調(diào)制后的頻譜。經(jīng)比較可知它們傳送相同信號時占用頻帶寬度幾乎相同。7 圖（8）AM 與 NBFM 調(diào)制后的頻譜5.2 抗噪聲性能的比較當

8、它們輸入相同功率的信號，分別加入同一不同功率的高斯噪聲，結(jié)果如下：圖（9）噪聲 Vs=0v 時 AM 與 NBFM 解調(diào)波形8圖（10）噪聲 Vs=1v 時 AM 與 NBFM 解調(diào)波形圖（11）噪聲 Vs=2v 時 AM 與 NBFM 解調(diào)波形由圖（9）圖（10）圖（11）可知，在輸入相同信號時，當加入噪聲為Vs=0v，經(jīng)過相干解調(diào) AM 與 NBFM 抗噪聲性能相同；當加入噪聲為 Vs=1v 時，AM解調(diào)后波形失真，而 NBFM 解調(diào)效果仍然較好；當加入噪聲為 Vs=2v 時，AM 解調(diào)后波形失真嚴重，而 NBFM 解調(diào)波形有較小失真；所以窄帶調(diào)制在抗噪聲性能上優(yōu)于調(diào)幅。5.3 傳送信息效

9、率的比較應用 systemview 的計算模塊，可分別得出 AM 與 NBFM 調(diào)制后的能量譜柱狀如圖（12）（13）所示：9圖（12）AM 調(diào)制后的能量譜 圖（13）NBFM 調(diào)制后的能量譜圖（14）AM 與 NBFM 調(diào)制解調(diào)后的能量譜由圖（14）可以看出窄帶信號的能量分布在較廣的頻域內(nèi)，而調(diào)幅信號能量主要分布在以直流分量為中心的很窄的頻帶內(nèi)。然而直流分量是無法傳送信號的，所以窄帶調(diào)制比普通調(diào)幅效率高得多。 小結(jié)Systemview 是一款強大的仿真軟件，其借助現(xiàn)代的計算機方便地完成各種通信及相關(guān)領(lǐng)域的模擬仿真任務，大大簡化實驗成本，節(jié)約時間，為各種研究提供可靠的依據(jù)。本此實驗所涉及內(nèi)容使

10、我對此軟件的各項功能作了應用，也對以前學習的 AM 與 NBFM 調(diào)制與解調(diào)有了深入的理解，也從直觀上強化了 NBFM在抗噪聲及調(diào)制效率的優(yōu)勢。10致 謝本次試驗的選題經(jīng)過*老師認定，并有關(guān)實驗內(nèi)容和方法給予提示，在此表示深深感謝。11參考文獻1.樊昌信，曹麗娜，通信原理，國防工業(yè)出版社，第 6 版；2.劉祖剛 窄帶調(diào)頻與普通條幅信號差異討論，高等函授學報，2003 年 6 月第 16 卷第 3 期。12內(nèi)蒙古師范大學計算機與信息工程學院通信工程通信工程課程設(shè)計報告課程設(shè)計報告實習題目實習題目指導教師指導教師職職 稱稱學生姓名學生姓名學學 號號日日 期期實習題目實習題目指導教師指導教師職職 稱

11、稱學生姓名學生姓名學學 號號日日 期期實習題目實習題目指導教師指導教師職職 稱稱學生姓名學生姓名學學 號號日日 期期設(shè)計題目設(shè)計題目基于systemview的窄帶調(diào)頻與調(diào)幅較指導教師指導教師*職稱職稱教授姓姓 名名* 學學 號號*日日 期期*13Based on the Systemview narrowband frequency and amplitude modulation analysis and comparisonSchool of computer and information engineering level *The guidance of Professor *Abstract : this paper applied Systemview software to the same signal respectively through the narrow band frequency modulation and AM modulation