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1、课程设计报告课题名称 _通信原理课程设计_设计题目 2ASK数字调制解调的仿真模型设计学 院 电子信息学院 专 业 通信工程 班 级 学 号 姓 名 指导教师 目 录1、课程设计题目22、课程设计目的23、课程设计原理23.1 Systemview软件简介23.2 使用systemview进行基本调制解调系统设计44、课程设计内容74.1. 2ASK信号的产生74.2. 电路与参数计算75、电路图96、调试过程及结果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117、遇到的问题
2、与解决方法128、课程设计体会139、参考文献13一、课程设计题目：数字调制解调系统2ASK仿真模型设计二、课程设计目的：1学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；2 学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题；3 通过系统仿真加深对通信课程理论的理解；4.利用所学通信原理的基本知识，设计一个2ASK数字调制器。 完成对2ASK的调制与解调仿真电路设计，并对仿真结果进行分析；5.理解2ASK信号的产生，掌握2ASK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。三、课程设计原理：
3、3.1 Systemview软件简介：（1）IBM的SystemView网络管理系统：IBMSystemView是一种用于在异构环境识别和管理多个系统的企业级网络管理系统，它是IBM最早认可的工业标准协议产品之一。这些工业标准包括传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)和开放式系统互联(OSI)协议，而不仅仅是它自己的系统网络体系结构(SNA)协议。SystemView建造于系统应用体系结构(SAA)环境，它使用OSI公用管理信息协议(CMIP)，网络上的资源的信息存储于对象数据库。虽然SystemView是一种侧重于对IBM设备进行管理的IBM产品，它仍然包括了OSI标准，从而可以胜任管理企
4、业级网络的工作。（2）可视化软件工具：工具简介：SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。主要作用：利用System View，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从System View配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真
5、操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。工具特点：SystemView的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（Main Library）及专业库(Optional Library)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、
6、放大器、RLC电路、运放电路等）进行理论分析和失真分析。System View能自动执行系统连接检查，给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。System View的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式，按要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器各指标如幅频特性（伯特图）、传递函数、根轨迹图等之间的转换。在系统设计和仿真分析方面，System View还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内，可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外，分析窗中还带有一个功能强大的“接收
7、计算器”，可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。System View还具有与外部文件的接口，可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC+或仿真工具Matlab的接口，可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口：与Xilinx公司的软件Core Generator配套，可以将System View系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件；另外，System View还有与DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。3.2 使用systemview进行基本调制解调系统设计：二进制振幅键控(2ASK,OOK)：(1) ASK
8、概念:用二进制的数字信号去调制等幅的载波。即传“1”信号时，发送载波，传“0”信号时，送0电平。所以也称这种调制为通（on）、断(off)键控OOK。其实现模型如图1所示：图1-2ASK调制时间波形注意：以后在分析数字调制时均假设调制信号（即数字信号）具有不归零矩形脉冲波形。(2) 2ASK信号的时间表达式及波形：2ASK信号的时间表示式:(3) 2ASK信号的功率谱密度：由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程,所以调制后的二进制数字信号也是一个随机过程，因此在频率域中只能用功率谱密度表示。已知二进制随机脉冲序列功率谱密度表达式为： 显然，Ps(f)只在G(0)处有线谱(线谱即为离散谱)，且G
9、(0)=Ts，所以有因此，2ASK的功率谱密度为当概率P=0.5时，2ASK的功率谱密度可进一步整理为2ASK信号功率谱密度的特点如下： a、由连续谱和离散谱两部分构成；连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定。b、已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍，即2ASK2fs。(4) 2ASK信号的接收(解调)：与DSB相似，主要有两种方式：非相干接收和相干接收。其组成框图如图2所示。工作原理及误码特性将在后面进行分析。图2-2ASK信号接收系统组成方框图四、课程设计内容：4.1. 2ASK信号的产生：有两种方法:相乘电路法和键控法。二进制振幅键控(2ASK)信号的产生方法
10、之一：相乘电路法如下图所示，图3-相乘电路法二进制振幅键控(2ASK)信号的产生方法之二:键控法如下图所示，图4-通-断键控法经过论证决定选用方法一，也就是相乘电路法来产生2ASK 信号。4.2. 电路与参数计算：2ASK信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。包络检波法的原理方框图如图2所示。带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计噪声影响时，
11、带通滤波器输出为2ASK信号，即，包络检波器输出为s(t)。经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。相干检测法原理方框图如图5、6所示。相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波。利用此载波与收到的已调信号相乘，输出为：图5-2ASK信号的包络解调图6-2ASK信号的相干解调经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号。低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。由于噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。虽然2ASK信号中确实存在着载波分量，原则上可以通过窄带滤波器或
12、锁相环来提取同步载波，但这会给接收设备增加复杂性。因此，实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号。因此采用包络检波解调。五、电路图：图7-2ASK的解调原理仿真图分析：图中标记有数字0、1、2、8、9的图形构成了基带信号的调制系统，数字3、4、5、7的图形构成了非相干解调系统，数字10、11、12、13、14、15的图形构成了相干解调系统。参数设置如图8、9、10所示：图8-基带信号参数图9-调制载波信号参数设置图10-解调载波参数设置六、调试过程及结果：按照上面所设置的参数，非相干解调信号、调制信号与相干解调信号的波形分别如图11、12、13所示：图11-非相干解调信号图12-调制信号图1
13、3-相干解调信号非相干解调信号与调制信号波形产生的对比如图14所示：图14-非相干解调波形和调制波形的比较相干解调信号与调制信号波形产生的对比如图15所示：图15-相干解调波形和调制波形的比较由此可以看出：它符合数字调制解调系统2ASK的原理。即当发送为“0”时，解调出的也为“0”；当发送为“A”时，解调出的也为“A”。同时也说明了相干解调确实是利用了载波信号，因此解调出的信号也会伴有载波的信号；而非相干调制则并没有利用载波信号，因此解调出的信号是接近于原信号的波形。七、遇到的问题与解决方法：在此次课程设计过程中，因为自己对Systemview软件的操作原理并不是很熟悉，所以难免遇到了许多难以
14、应对的问题。在设计电路过程中，因为选择错了元件，导致设计不能顺利进行，经过小组同学的细心讲解与指导，才使我顺利完成了起初的电路图设计。在调制过程中遇到了更让我不解的问题，电路图完全是正确的，可是结果却总是有问题。和组员的设计方案对比之后方才知道，原来带通滤波器的带宽必须要和已调信号的带宽相同，而且还需要注意的是要适当的选择基带频率，因为基带频率的选择决定了时延的选择，一旦选择不当，会导致仿真的时候产生误码，也会影响调制结果。最终在小组同学的帮助下，顺利完成了以上对于2ASK仿真模型设计的课题。八、课程设计体会：通过这次课程设计，使我对通信系统原理有了更进一步的了解与认识，让我学习和掌握了许多关
15、于Systemview软件的原理与操作，也让我明白了只有通过在通过将理论知识与实践经验相结合才能解决设计中硬件实现的问题。在设计原理图的过程中，要学会将复杂的系统化解成简单的模块然后进行整合，从而使复杂的问题简单化。这次课程设计不仅在知识理论方面加强了我对通信系统原理的理解，更加在技术实践方面教我学会了如何去借助参考资料去设计计算及仿真等环节，从而进一步提高了自己分析解决实际问题的能力。总的来讲，此次的课程设计意义非常，通过对数字调制解调系统2ASK仿真模型的设计，我不仅对相干解调与非相干解调有了更多的熟悉和了解，还知道了如何运用相乘法去实现2ASK信号的解调。通过观察调制后的波形图像，更加形
16、象并深刻了我对信号仿真系统的认识。九、参考文献：1 樊昌信编著.通信原理教程. 电子工业出版社, 20052 通信系统建模与仿真.韦岗等编著.电子工业出版社，20073 通信原理实验与课程设计.达新宇等编著.北京:邮电大学出版社，20054 systemview系统设计及仿真入门与应用.李东生等编著，电子工业出版社，20025 systemview动态系统分析及通信系统仿真设计.罗卫兵等编著.西安:电子科技大学出版社，20016 周凯. EWB虚拟电子实验室M电子工业出版社 2005.150。7 薛鹏骞.电子与通信电路计算机仿真M煤炭工业出版社 2003.7226。8 K.K.克拉克.通信电路：分析与设计M人民教育出版社1980.166.评语及成绩评定记录指导教师评语：综合评定分数： 分指导教师签名年 月 日
