通信原理-实验一 Systemview系统下幅度调制与解调

基于systemview通信原理实验报告实验目的：通过SystemView工具，了解通信原理在嵌入式系统中的应用。

实验设备：Keil MDK-ARM软件、STM32F4开发板、SystemView软件实验原理：在嵌入式系统中，通信在数据的传输和处理中占有重要的地位。

为了使通信更加稳定、可靠，可以使用SystemView工具实时监测和分析通信过程，从而发现其中的问题，进行及时的调试。

实验过程：1. 环境配置安装好Keil MDK-ARM软件和SystemView软件，并将STM32F4开发板连接到电脑上。

在Keil软件中新建一个工程，并在项目属性中配置好板子的硬件和外设信息。

2. 编写程序编写程序实现与外部设备的通信。

根据实验需求，可以选择不同的通信方式和协议，如UART、SPI、I²C等。

在通信过程中可以选择对数据进行调试，并在程序中添加SystemView API函数，实现实时监测和分析。

3. 运行程序将程序烧录到STM32F4开发板中，并通过串口或其他方式与外部设备进行通信。

使用SystemView软件实时监测通信过程中的数据传输、处理情况，并记录下来。

4. 分析结果根据SystemView软件的监测结果，分析通信过程中出现的问题。

可以进行数据包捕获、分析等操作，找出问题所在，并进行调试处理。

实验总结：本次基于SystemView通信原理的实验，主要目的是了解通信在嵌入式系统中的应用。

通过实际的程序编写和运行，加深了对通信方式和协议的理解，掌握了SystemView工具的操作方法，从而实时监测和分析通信过程中的问题，进行及时的调试处理。

同时，在实验的过程中也发现了一些问题，如硬件配置、通信协议选择等，需要结合具体情况进行优化和调整。

通过本次实验，让我更好地了解了通信原理在嵌入式系统中的应用，并提高了我的实际操作技巧和问题解决能力。

在今后的嵌入式系统应用中，我将更加注重通信的稳定和可靠性，确保数据传输和处理的正确性和及时性。

绪论数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。

数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。

所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。

对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参量只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信息去控制开关一样，从几个不同参量的独立振荡源中选参量，由此产生的三种基本调制方式分别称为振幅键控（ASK,Amplitude-Shift keying）、移频键控（FSK,Frequency-Shift keying）和移相键(PSK,Phase-Shift keying )或差分移相键（DPSK,DifferentPhase-Shift keying）。

数字调制系统的基本结构如图1所示：图1 数字调制系统的基本结构图在数字调制中，数字基带信号可以是二进制的，也可以是多进制的，对应的就有二进制数字调制和多进制数字调制两种不同的数字调制，最简单的情况即是以二进制数字基带信号作为调制信号的二进制数字调制，本次课程设计主要针对就是最常用的二进制数字调制方式即二进制振幅键控、移频键控和移相键控三进行系统仿真分析，通过学习Systemview仿真软件，对对三种系统进行仿真，熟悉2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的原理、已调信号的频谱特点和各系统的抗噪声性能。

第一章、Systemview软件简介1.1 Systemview软件特点Systemview是El ANIX公司推出的一个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视化软件。

通信原理systemview课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握通信原理的基本概念，如信号、信道、噪声等；2. 帮助学生了解SystemView软件的基本操作及其在通信原理实验中的应用；3. 使学生能够运用通信原理知识分析并解决实际问题。

技能目标：1. 培养学生运用SystemView软件设计、搭建和仿真通信系统模型的能力；2. 提高学生实际操作、调试和优化通信系统的技能；3. 培养学生团队协作、沟通表达和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对通信原理的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 引导学生树立正确的价值观，认识到通信技术在国家发展和社会进步中的重要作用；3. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高其面对挑战、克服困难的信心。

课程性质：本课程为通信原理实验课程，旨在通过SystemView软件辅助教学，使学生更好地理解通信原理，提高实践操作能力。

学生特点：学生已具备一定的基础理论知识，但对通信原理的实际应用尚不熟悉，需要通过实践操作加深理解。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的实际操作能力，鼓励学生独立思考、主动探索，培养其解决实际问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 通信原理基本概念：信号与系统、线性时不变系统、傅里叶变换、采样与重建；2. 信道与噪声：信道模型、噪声类型及特性、信道容量；3. 数字通信基础：数字信号、调制与解调、误码率分析；4. SystemView软件操作：软件界面与功能、建模与仿真、参数设置与调整；5. 通信系统模型设计与仿真：幅度调制与解调、频率调制与解调、相位调制与解调；6. 通信系统性能分析：误码率、信噪比、系统稳定性。

教学内容安排与进度：第一周：通信原理基本概念；第二周：信道与噪声；第三周：数字通信基础；第四周：SystemView软件操作；第五周：通信系统模型设计与仿真（幅度调制与解调）；第六周：通信系统模型设计与仿真（频率调制与解调）；第七周：通信系统模型设计与仿真（相位调制与解调）；第八周：通信系统性能分析。

基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究随着无线通信技术的不断发展，调制解调技术在数字通信中起着至关重要的作用。

其中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制方式是一种常用的调制技术，具有较高的数据传输速率和抗干扰能力。

为了更好地理解和研究QAM调制与解调技术，本文将基于SYSTEMVIEW软件进行仿真研究。

1.系统模型搭建首先，需要搭建QAM调制系统的仿真模型。

在SYSTEMVIEW软件中，可以使用信号源模块生成基带信号，然后通过QAM调制器模块将基带信号调制成QAM信号。

接收端则需要使用QAM解调器模块将接收到的QAM信号解调成基带信号，最后通过信号处理模块实现数据的处理和分析。

整个系统包括了调制器、解调器、信号处理器等多个部分，相互协作完成信号的传输和处理过程。

2.仿真参数设置在搭建系统模型之后，需要设置仿真参数以进行实验。

主要包括QAM调制方式（如16QAM、64QAM等）、信号源的参数设置（如频率、幅度等）、信道的噪声模型（如加性高斯白噪声）、仿真时间等。

通过调整这些参数，可以观察系统在不同条件下的性能表现，如误码率、信噪比等。

3.仿真实验分析进行实验时，可以观察QAM信号在调制和解调过程中的波形、频谱等特征，同时还可以通过误码率曲线、信噪比曲线等指标来评价系统的性能。

对于不同的QAM调制方式和信道条件，可以比较它们在传输效率和抗干扰能力上的区别，从而为实际应用提供参考。

4.优化与改进在仿真实验的基础上，还可以进一步对系统进行优化和改进。

例如，可以尝试不同的调制方式、信号处理算法、信道编解码方案等，以提高系统的性能和稳定性。

通过反复的仿真和实验，可以逐步完善QAM调制系统，使其更适合现代通信需求。

综上所述，基于SYSTEMVIEW的QAM调制与解调的仿真研究能够帮助我们更深入地理解这一调制技术的原理和应用，为无线通信领域的研究和发展提供有益的参考和支持。

实验一：Systemview 系统下幅度调制与解调一．实验目的1．熟悉Systemview 仿真软件；2. 掌握调幅信号产生和解调的过程及实现方法；2．研究输入信号和信道对调幅信号的影响；二．实验原理1．调制幅度调制是无线电通信中最常用的调制方式之一。

普通的调幅广播就是它的典型应用。

幅度调制的基本原理是用基带信号（调制信号）控制高频载波的幅度，使其携带基带信号信息，从而实现信息的传输。

调制的基本作用是频谱搬移，其目的是进行频率变换，使信号能够有效的传输（辐射）或实现信道的多路复用。

根据频谱特性的不同，通常可将调幅分为标准调幅（AM ），抑制载波双边带调幅（DSB ），单边带调幅（SSB ）和残留边带调幅（VSB ）等。

2．调制信号的实现方法设f （t ）为调制信号，高频载波为C （t ）=A 0cos （ω0t ＋θ0）（1）标准调幅AM 信号可以表示为：S AM （t ）=［A 0＋f （t ）］cos （ω0t ＋θ0）已调信号的频谱为（设θ。

＝0）S AM （ω）=πA o ［δ（ω-ωo ）＋δ（ω＋ω0）］＋1／2［F （ω-ωo ）＋F （ω＋ωo ）］ 标准调幅的数学模型如图1-1所示。

图1-1 标准调幅的数学模型AM 信号在SystemView 中可由模块实现，如图1-2所示。

cos (ω0t + θ0) A 0图1-2 AM 信号在SystemView 中的实现调制信号和已调信号的波形如图1-3所示。

图1-3 调制信号和已调信号3．解调调制的逆变换过程叫解调。

解调方法分为相干解调和非相干解调。

为了不失真的恢复调制信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相，这种方法称为相干解调。

它适用各种调幅系统。

它的一般数学模型如图1-4所示。

图1-4 相干解调数学模型cos(ω0t + φ) f d (t ) S (t ) P (t ) LPF×4．解调信号的实现方法（1）标准调幅标准调幅解调的实现模块如图1-5所示。

通信原理实验报告引言：通信原理是现代通信技术的基础，通过实验可以更深入地理解通信原理的各个方面。

本次实验主要涉及到调制解调和频谱分析。

调制解调是将原始信号转换成适合传输的信号形式，频谱分析则是对信号的频域特性进行研究。

通过这些实验，我们可以进一步了解调制解调原理、频谱分析技术以及其在通信领域中的应用。

实验一：调制解调实验调制解调是将信息信号转换为适合传输的信号形式的过程。

在实验中，我们使用了模拟调制技术。

首先，我们通过声卡输入一个带通信号，并将其调制成调幅信号。

接着，通过示波器观察和记录调制信号的波形，并利用解调器将其还原为原始信号。

实验二：频谱分析实验频谱分析是对信号在频域上的特性进行研究。

在实验中，我们使用了频谱分析仪来观察信号的频谱分布情况。

首先，我们输入一个具有特定频率和幅度的正弦信号，并使用频谱分析仪来观察其频谱。

然后，我们改变信号的频率和幅度，继续观察和记录频谱的变化情况。

实验三：应用实验在实际通信中，调制解调和频谱分析技术有着广泛的应用。

通过实验三，我们可以了解到这些技术在通信领域中的具体应用。

例如，我们可以模拟调制解调技术在调制解调器中的应用，观察和分析不同调制方式下的信号特性。

同样，我们可以使用频谱分析仪来研究和理解不同信号在传输过程中的频谱分布。

这些实验将帮助我们更好地理解通信系统中的调制解调和频谱分析技术，从而为实际应用提供支持。

结论：通过本次实验，我们对通信原理中的调制解调和频谱分析技术有了更深入的了解。

调制解调是将信息信号转换为适合传输的信号形式，而频谱分析则是对信号的频域特性进行研究。

这些技术在通信领域中有着广泛的应用，对于实际通信系统的设计和优化非常重要。

通过实验的学习和实践，我们能够更好地掌握调制解调和频谱分析的原理和应用，从而提高我们在通信领域中的能力和技术水平。

总结：通过本次实验，我们对通信原理中的调制解调和频谱分析技术进行了学习和实践。

通过实验的过程，我们深入了解了这些技术的原理和应用，并通过观察和记录不同信号的波形和频谱特征，加深了我们对通信原理的理解。

通信原理System view仿真实验指导第一部分SystemView简介System View是由美国ELANIX公司推出的基于PC的系统设计和仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的开发设计数字信号处理（DSP）系统，通信系统，控制系统以及构造通用数字系统模型的可视化软件环境。

1.1 SystemView的基本特点1．动态系统设计与仿真(1) 多速率系统和并行系统：SYSTEMVIEW允许合并多种数据速率输入系统，简化FIR FILTER的执行。

(2) 设计的组织结构图：通过使用METASYSTEM(子系统)对象的无限制分层结构，SYSTEMVIEW能很容易地建立复杂的系统。

(3) SYSTEMVIEW的功能块：SYSTEMVIEW的图标库包括几百种信号源,接收端，操作符和功能块，提供从DSP、通信信号处理与控制，直到构造通用数学模型的应用使用。

信号源和接收端图标允许在SYSTEMVIEW内部生成和分析信号以及供外部处理的各种文件格式的输入/输出数据。

(4) 广泛的滤波和线性系统设计：SYSTEMVIEW的操作符库包含一个功能强大的很容易使用图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，还包含大量的FIR/IIR滤波类型和FFT类型。

2．信号分析和块处理SYSTEMVIEW分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。

分析窗口还提供一个完成系统仿真生成数据的先进的块处理操作的接收端计算器。

接收端计算器块处理功能：应用DSP窗口，余切，自动关联，平均值，复杂的FFT，常量窗口，卷积，余弦，交叉关联，习惯显示，十进制，微分，除窗口，眼模式，FUNCTION SCALE，柱状图，积分，对数基底，数量相，MAX，MIN，乘波形，乘窗口，非，覆盖图，覆盖统计，解相，谱，分布图，正弦，平滑，谱密度，平方，平方根，减窗口，和波形，和窗口，正切，层叠，窗口常数。

1.2 SystemView各专业库简介SystemView的环境包括一套可选的用于增加核心库功能以满足特殊应用的库，包括通信库、DSP库、射频/模拟库和逻辑库，以及可通过用户代码库来加载的其他一些扩展库。

SystemView实验报告⽬录实验⼀模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM) (2)1、实验⽬的 (2)2、实验原理 (2)3、实验内容和结果 (3)4、实验结果分析 (7)5、实验总结 (8)实验⼆模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) (9)1、实验⽬的 (9)2、实验原理 (9)3、实验内容和结果 (10)4、实验结果分析 (16)5、实验总结 (16)实验三数字载波通信系统设计分析 --⼆进制频移键控系统(2FSK) (17)1、实验⽬的 (17)2、实验原理 (17)3、实验内容和结果 (18)4、实验结果分析 (31)5、实验总结 (31)参考书⽬ (31)实验⼀模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM)1、实验⽬的1)回顾AM调制及解调的基本原理2)应⽤SystemView设计模拟调制仿真系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性, 改变参数研究其抗噪特性. 进⼀步了解AM调制的原理和性能2、实验原理1) 调制任意的AM调制信号可以表⽰为 S am=c(t)m(t),当m(t)= A0+f(t);c(t)=cos(ωc t+θ0),且A0不为0时, 称为常规调制, 其时域表达式是;S am=c(t)m(t)=[A0+f(t)]cos(ωc t+θ0)其中A0是外加的为外加的直流分量, m(t)为调制信号, 可以是确知信号, 也可以是随机信号ωc, θ0分别为载波的⾓频率、初始相位, 为简便起见, 通常设为0. 常规AM通常⽤下图所⽰的系统来实现:图1.12) 解调解调可以⽤相⼲解调也可以⽤包络检波(⾮相⼲). 对于相⼲解调,S am(t)cosωc t=[A0+f(t)]cos2ωc t=[A0+f(t)](1+cos2ωc t)/2 ,因此只需要⽤⼀个跟载波信号同频同相的正弦波跟接受信号相乘再通过低通滤波器滤波即可以将原信号解调出来. ⽽对于⾮相⼲解调, 从S am(t)的表达式可以看出只需要对它进⾏包络检波即可将原信号解调出来. 当然, ⽤⾮相⼲解调时不可过调制, ⽽相⼲解调则可以. 这两种⽅法相⽐⽽⾔, ⾮相⼲解调更经济, 设备简单,⽽相⼲解调由于需要跟载波同频同相的信号, 因此设备⽐较复杂.3、实验内容和结果1) 实验连线图根据AM已调信号的公式S am=c(t)m(t)=A0cosωc t+f(t)cosωc t其中A0≥|f(t)| (采⽤相⼲解调不需要这个条件). 通过有噪声的信号后, 接收并利⽤相⼲解调⽅法进⾏解调, 这样就可以获得如下的原理图. 其中正弦信号源信号(图符7)幅度为1V, 频率为40Hz; 载波信号(图符0)幅度为1V, 频率为100Hz. 解调部分的本振源(图符14)与载波信号源的设置相同, 幅度为1V, 频率为100Hz. 低通滤波器(图符13)的截⽌频率为45Hz, 保留正弦信号源的频率40Hz, 并滤除了⾼频的分量, 这样得到的输出信号的幅值是输⼊信号的1/2.图1.22) 设置⾸先设置的总体的定时, 如下图所⽰. 采样的速率要相对⾼⼀点, 否则会出现错误. ⾸先设置⾼斯噪声为0.图1.33)实验波形图1.4 AM调制45Hz滤波左上和左下分别是正弦载波和输⼊待调制正弦信号. 右上为已调制信号, 右下为解调信号. 从上图可以看出, 该系统可以正常⼯作, 解调输出的幅值是输⼊信号的1/2.图1.5 AM调制45Hz滤波频谱频谱图位置与上⾯的信号波形图⼀致. 右上是已调制信号的频谱, 由于直流分量的存在,在信号的频谱中会出现三个尖顶. 分别对应载波频率, 载波频率与原始信号频率之差以及载波频率与原始信号频率之和. 从右下解调信号的频谱可知, 解调结果略有失真,但是基本与原信号相同.图1.6 AM调制70Hz滤波上图为将低通滤波器(图符13)截⽌频率改为70Hz时所得的波形图. 可见波形略有失真.4) 抗噪性能分析加⼊噪声, 噪声电压设置为1V.上图是加⼊噪声源后的输⼊信号, 调制信号和解调信号的波形.上图是待调制信号的振幅改为10V后的波形图(相当于提⾼信噪⽐).图1.9 AM调制70Hz滤波加噪声上图为将低通滤波器(图符13)截⽌频率改为70Hz时所得的波形图, 噪声电压1V, 待调制信号振幅1V.图1.10 AM调制70Hz滤波加噪声信号10待调制信号振幅改为10V后的波形图.4、实验结果分析1)频谱分析理论上正弦信号的频谱为单⼀频率, 但是图中可见, 该正弦的频率是⼀个范围, 在特定的频率上有⼀个尖顶. ⽽已调信号的频谱如前⾯所说, 是由三个分量构成, 这可由公式推导出:即调制信号与本振信号相成之后会有三个分量. ⽽经过解调后得到频谱理论上也是单⼀的频率, 与输⼊信号的频率相同, 但实际上也只是⼀个尖顶. 下图是输⼊频谱与输出频谱的对⽐, 可见在⾼斯噪声为1V时, 输⼊与输出信号的频谱⼤致相同, 但是由于噪声较⼤, 输出信号受噪声的影响较⼤, 故⽽会出现⼀些较⼤的波动.图1.11 待调制信号与解调信号频谱对⽐2) 抗噪声性能分析图1.4与图1.4表明, 加噪声后解调信号有所失真.图1.4与图1.9表明, 低通滤波器的截⽌频率越⼩, 对噪声的抑制作⽤就越好, 解调信号的失真就越⼩.图1.7, 图1.8与图1.9, 图1.10表明, 信噪⽐越⼤, 解调信号的失真就越⼩.综上所述, 提⾼信噪⽐和合理设置低通滤波器的截⽌频率可以有效地减⼩失真现象. 5、实验总结本实验是常规的振幅调制, 较为简单, 实验原理也很熟悉, 按照教材可以很快建⽴起这个系统并进⾏波形观察和频谱分析.通过这个实验我熟悉了波形与信号频谱的观察⽅法与观察技巧, 进⼀步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了AM调制与解调的原理.实验⼆模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) 1、实验⽬的1)回顾PAM调制及解调的基本原理2)应⽤SystemView设计数字传输系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性. 进⼀步了解PAM调制的原理和性能2、实验原理1)脉冲振幅调制(PAM)是利⽤冲击函数对原始信号进⾏抽样, 它是⼀种最基本的模拟脉冲调制, 它往往是模拟信号数字化过程中的必经之路.2)设基带脉冲信号的波形为m(t), 其频谱为M(f); ⽤这⼀信号对⼀个脉冲载波s(t)调幅.s(t)的周期为T s, 其频谱为S(f); 脉冲宽度为τ, 幅度为A; 并设抽样信号m s(t)是m(t)和s(t)的乘积. 则抽样信号m s(t)的频谱就是⼆者频谱的卷积:其中.图2.1中⽰出PAM调制过程的波形与频谱.s(t)的频谱包络|S(f)|的包络与sinc函数类似, 并且PAM信号m s(t)的频谱M s(f)包络|M s(f)|的包络也与sinc函数类似. 若s(t)的周期T≤1/2f H, 则采⽤⼀个截⽌频率f H的低通滤波器仍可以分离原模拟信号.图2.1脉冲振幅调制3)实验总体的电路如下图所⽰, 把输⼊信号与脉冲信号通过相乘器相乘, 这样在频域就达到了卷积的效果. 这样频谱就会分开, 如图2.1所⽰, 通过信道传输后再通过低通滤波器, 只要低通滤波器的截⽌频率f c＞f H就可以实现解调.图2.2 PAM原理3、实验内容和结果1) 实验连线图图2.3 PAM调制与解调如上图所⽰, 图中采⽤的是⾼斯信号源(图符12), 其幅值为1V. 两个低通滤波器(图符11与图符4)的截⽌频率均为150Hz, ⽽脉冲宽度1µs.增益(图符9)的⼤⼩为3. 信道噪声(图符14)先设置为0.1V. 经图符11滤波器输出的是原信号, 经图符2输出的是抽样调制信号, 经图符4输出的是解调信号.2) 观察波形和频谱◆波形: ⾸先设置脉冲(图符3)的频率为2000Hz.图2.42000Hz抽样波形图图2.4中, 上为⾼斯噪声经滤波后的输⼊波形. 中为抽样后的调制信号, 下为滤波解调后的输出波形.◆频谱图:图2.52000Hz抽样频谱图图2.5频谱图顺序与图2.4相同.◆波形和频谱对⽐图:图2.6 2000Hz采样输⼊输出波形对⽐图2.7 2000Hz采样输⼊输出频谱形对⽐从图2.6和图2.7可以看出, 输出波形和原波形相⽐形状基本相似, 只是略有延迟. 从频谱图也可以看出, 当频率⼩于150Hz(低通滤波器截⽌频率)时, 频谱图基本可以重合.3) 抽样频率与解调信号性能的关系⾸先将抽样频率改为500Hz.从图2.5的频谱图中可知, 输⼊信号的最⼤频率⼤约是500Hz(从低通滤波器截⽌频率150Hz来看, 输⼊信号的最⼤频率应该为150Hz, 但是因为滤波器并⾮理想, 事实上并不是这样, 不过读图可知, 500Hz频率之后的能量已经很⼩, 可以忽略), 这样抽样频率⼤于1000Hz时才能使抽样后的频谱信号⽆混叠.图2.8 500Hz输⼊输出波形对⽐图2.9 500Hz输⼊输出频谱对⽐图2.8和图2.9表明, 500Hz抽样时已经存在频域混叠. 从波形上来说已经有些失真, 但是⼤体形状还是符合的; 从频域观察, 这种失真表现的更加明显, 尤其是频率超过低通滤波器的截⽌频率150Hz之后的频谱图.◆其次将抽样频率改为5000Hz.此时可以认为没有频率混叠.图2.10 5000Hz输⼊输出波形对⽐图2.11 5000Hz输⼊输出频谱对⽐4) 观察噪声对信道传输的影响将噪声电压改为1V, 抽样频率仍为5000Hz, 观察波形和频谱图对⽐.图2.12 5000Hz加噪输⼊输出波形对⽐图2.13 5000Hz加噪输⼊输出频谱对⽐从图2.12可以看出来,噪声加⼤10倍对解调输出信号的影响很⼤, 波形失真较为严重. 图2.13频谱图也可以表明这个现象.4、实验结果分析1)当抽样频率是信号频率的两倍或以上的话, 所得的解调信号没有失真. 当抽样频率⼩于信号频率时, 解调信号有所失真.2)抽样频率较⾼时, 从频谱图可以看出, 其频率谱线更加贴近原信号的频率谱线, 表明失真较⼩.3)信噪⽐较低时噪声对信号的失真程度有很⼤影响.5、实验总结这次实验相⽐于上个实验略显复杂, 因此花费的功夫相对多⼀些. 主要的原因是遗忘了好多实验的原理. 仔细参考教材后, 做起来就简单多了.通过这个实验我更加熟悉了波形与信号频谱的观察⽅法与观察技巧, 进⼀步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了PAM调制与解调的原理, 对于抽样定理, 那奎斯特频率等也有了深刻的认识.实验三数字载波通信系统设计分析 --⼆进制频移键控系统(2FSK) 1、实验⽬的1)回顾2FSK调制及解调的基本原理.2)应⽤SystemView设计数字载波通信系统并分析系统性能.3)观察各点波形并分析频谱特性, 眼图等, 改变参数研究其抗噪特性, 分析BER曲线.进⼀步了解2FSK调制与解调的原理和性能.2、实验原理1) 简介数字调频⼜称移频键控, 简记为FSK, 它是载波频率随数字信号⽽变化的⼀种调制⽅式.利⽤基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的⼀种数字调制技术. 除具有两个符号的⼆进制频移键控之外, 尚有代表多个符号的多进制频移键控, 简称多频调制. 是⼀种⽤多个载波频率承载数字信息的调制类型.2)调制原理最常见的是⽤两个频率承载⼆进制1和0的双频FSK系统, 常⽤模拟调频法和键控法产⽣2FSK信号. 本实验采⽤2FSK调制, 利⽤键控法产⽣2FSK信号. 其实验原理图如下图图3.1(b)所⽰, 即通过⼆进制数据的0值与1值控制开关与哪⼀路频率信号接通, 这样0值与1值对应不同的频率, 达到调制的⽬的.图3.1 2FSK信号产⽣原理图3) 解调原理FSK信号的解调⽅法有相⼲解调, ⾮相⼲解调等. 在⾼斯⽩噪声信道环境下FSK滤波⾮相⼲解调性能较相⼲FSK的性能要差, 但在⽆线衰落环境下,FSK滤波⾮相⼲解调却表现出较好的稳健性. 在这个实验⾥我们采⽤的是⾼斯信道, 故采⽤相⼲解调⽅法.FSK相⼲解调要求恢复出传号频率与空号频率, 恢复出的载波信号分别与接收的FSK调制信号相乘, 然后通过低通滤波器滤除相乘后得到的⾼频分量, 保留低频分量. 相⼲FSK 解调框图如图2所⽰.图3.2 FSK相⼲解调原理图本实验采⽤键控法产⽣FSK信号, ⽤相⼲解调法解调FSK信号.3、实验内容和结果1)实验连线图图3.3 FSK调制与解调原理图中添加了⾼斯信源(初始噪声电压设为0V), 其中低频正弦信号为10Hz, ⾼频正弦信号为20Hz, 随机码为2Hz. 上⽀路带通滤波器为8Hz到12Hz, 下⽀路带通滤波器为18Hz 到22Hz, 上下⽀路的低通滤波器分别为10Hz和20Hz. 上下之路相加后经抽样判决得到解调信号.2) 波形与频谱◆波形图图3.4 各点波形观察图3.4中, 左上为输⼊随机码信号, 左中为2FSK调频信号, 左下为经抽样判决后的解调输出波形. 右侧的波形分别为上边路滤波输出(图符12), 下边路滤波输出(图符13)和上下之路相加输出(图符14). 从此图可见, 抽样判决输出的波形在没有噪声的情况下与原信号基本⼀致, 只是有⼀定的延时.◆频谱图。

北京邮电大学实验报告题目:基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告班级:2013211124专业:信息工程姓名:曹爽成绩:目录实验一:抽样定理 (3一、实验目的 (3二、实验要求 (3三、实验原理 (3四、实验步骤和结果 (3五、实验总结和讨论 (9实验二:验证奈奎斯特第一准则 (10一、实验目的 (10二、实验要求 (10三、实验原理 (10四、实验步骤和结果 (10五、实验总结和讨论 (19实验三:16QAM的调制与解调 (20一、实验目的 (20二、实验要求 (20三、实验原理 (20四、实验步骤和结果 (21五、实验总结和讨论 (33心得体会和实验建议 (34实验一:抽样定理一、实验目的1. 掌握抽样定理。

2. 通过时域频域波形分析系统性能。

二、实验要求改变抽样速率观察信号波形的变化。

三、实验原理一个频率限制在0f 的时间连续信号(m t ,如果以012S T f的间隔进行等间隔均匀抽样,则(m t 将被所得到的抽样值完全还原确定。

四、实验步骤和结果1. 按照图1.4.1所示连接电路,其中三个信号源设置频率值分别为10Hz 、15Hz 、20Hz ,如图1.4.2所示。

图1.4.1 连接框图图1.4.2 信号源设置,其余两个频率值设置分别为15和202.由于三个信号源最高频率为20Hz,根据奈奎斯特抽样定理,最低抽样频率应为40Hz,才能恢复出原信号,所以设置抽样脉冲为40Hz,如图1.4.3。

图1.4.3 抽样脉冲设置3.之后设置低通滤波器,设置数字低通滤波器为巴特沃斯滤波器(其他类型的低通滤波器也可以,影响不大,截止频率设置为信号源最高频率值20Hz,如图1.4.4。

图1.4.4 滤波器设置4.为了仿真效果明显,设置系统时间如图1.4.5所示。

图1.4.5 系统时间设置5.之后开始仿真,此时选择抽样速率恰好等于奈奎斯特抽样频率,仿真结果如图1.4.6所示,图中最上面的Sink4是相加后的输入信号波形,中间的Sink8是输入信号乘以抽样脉冲之后的波形,最下面的Sink9是低通滤波恢复后的波形。

昆明理工大学（SystemView）实验报告实验名称：SystemView实验时间：20013 年 9 月 8日专业：11电信指导教师：文斯姓名：张鉴学号：2 成绩：教师签名：文斯第一章SystemView的安装与操作一实验目的1、了解和熟悉Systemview 软件的基本使用；2、初步学习Systemview软件的图符库,能够构建简单系统。

二实验内容1、熟悉软件的工作界面；2、初步了解Systemview软件的图符库，并设定系统定时窗口；3、设计一些简单系统，观察信号频谱与输出信号波形。

三实验过程及结果1.1试用频率分别为f1=200HZ、f2=2000HZ的两个正弦信号源，合成一调制信号y(t)=5sin(2πf1t)*cos(2πf2t)，观察其频谱与输出信号波形。

注意根据信号的频率选择适当的系统采样数率。

画图过程：（1）设置系统定时，单击按钮，设置采样率20000Hz，采样点数512；（2）定义两个幅度分别为1V，5V，频率分别为200Hz，2000Hz的正弦和余弦信号源；（3）拖出乘法器及接收图符；（4）连线；（5）运行并分析单击按钮和。

仿真电路图：波形图如下：频谱图如下：结果分析：频率为200HZ 的信号与频率为2000HZ的信号f2相乘，相当于在频域内卷积，卷积结果为两个频率想加减，实现频谱的搬移，形成1800HZ和2200HZ的信号，因信号最高频率为2000HZ所以采用5000HZ的采样数率。

1.2将一正弦信号与高斯噪声相加后观察输出波形及其频谱。

由小到大改变高斯噪声的功率，重新观察输出波形及其频谱。

画图过程：（1）设置系统定时，单击按钮，设置采样率100Hz，采样点数128；（2）定义一个幅度为1V，频率为100Hz正弦信号源和一个高斯噪声；（3）拖出加法器及接收图符；（4）连线；（5）运行并分析单击按钮和；（6）在分析窗口下单击进入频谱分析窗口，再单击点OK分析频谱。

仿真电路图：波形图如下：频谱图如下：结果分析：原始信号的频率为1000HZ，在加入均值为0方差为1的高斯噪声后，其波形发生严重失真，输出信号的各频率分量上的功率发生不规则变化。

通信原理实验报告题目：基于SystemView的通信原理软件实验实验一 低通抽样定理的验证1、 实验目的：1、 利用SystemView 模拟来验证低通抽样定理。

2、 熟悉SystemView 的基本操作，学会基本的分析方法。

2、 实验原理：奈奎斯特第一准则：∑∞-∞==+m s s T T m H )2(πω，sT πω≤||该式的物理意义是: 基带系统的传输特性沿ω轴平移sT mπ2),2,1,0( ±±=m 再相加起来，在区间),(ss T T ππ-叠加的结果为一条水平直线，即为一固定数值。

则理想低通信道的最高码元传输速率等于2W Baud 。

抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足： 其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样，最后滤波重建原始信号。

仿真分析时，三路信号的频率分别设为10Hz 、12Hz 和14Hz ，设置低通滤波器的上限频率为14Hz ，，低通抽样频率选为50Hz 。

3、 实验步骤：(一)设置“时间窗”参数：● 运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1.5秒； ● 采样频率：Sample Rate= 100Hz 。

(二)创建的仿真分析系统图：Hs f f 2≥(三)参数配置●信源：3组正弦，f1=10Hz.f2=12Hz.f3=14Hz●抽样：f= 50Hz●模拟低通滤波器：截止频率=50Hz●加法器：将3个信源信号叠加●乘法器：加入抽样●3个分析窗：三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号(四)运行并观察结果4、实验结果：运行后，获得的实验结果如下所示：分别为三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号5、实验分析与讨论：当抽样频率小于最高频率的2倍时，由于无法获得原信号一个周期内的完整信息，所以在对信号恢复的会产生误差，如图显示会将两个波峰相连，形成一个波峰，而丢失掉原信号的信息，无法无失真的恢复。

本科实验报告课程名称：通信原理实验项目：脉冲幅度调制与解调实验实验地点：通信原理实验室专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2012 年 6 月 16 日一、实验目的和要求：1.理解脉冲幅度调制的原理和特点。

2.了解脉冲幅度调制波形的频谱特性。

二、实验内容：1.观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意观察它们之间的相互关系及特点。

2.改变基带信号或抽样时钟的频率，重复观察波形。

3.观察脉冲幅度调制波形的频谱。

三、主要仪器设备：信号源模块、PAM、AM模块、终端模块、频谱分析模块四、实验原理：抽样定理表明：一个频带限制在内的时间联系信号，如果以秒的时间对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。

假设将信号和周期为T的冲激函数相乘，如图7-1所示。

乘积便是均匀间隔为T秒的的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上的值，他表示对函数的抽样。

若用表示此抽样函数，则用：假设、、和的频谱分别为、和。

按照频率卷积定理，的傅里叶变换是和的卷积：因为，所以则该式表明，已抽样信号的频谱是无穷多个间隔为的相迭加而成。

这就意味着中包含的全部信息。

需要注意，若抽样间隔T变得大于，则和的卷积在相邻的周期内存在重叠，因此不能由恢复。

可见，是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。

所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的调制方式。

如果脉冲载波是由脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制原理。

但是，实际上理想的冲激串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。

本实验模板采用32K或64K或1MHz的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图7-3所示的原理方框图。

如下图所示，被抽样的信号从S201输入，若此信号为音频信号，则它经过TL084构成的电压跟随器隔离之后，被送到模拟开关4066的第一脚。

此时，将抽样脉冲由S202输入，其频率大于或等于输入音频信号频率的2倍即可，但至少应高于3400Hz。

SystemView通信系统仿真通信原理课程设计目录一引言 (1)二软件SystemView的介绍 (2)三模拟调制系统的设计与分析 (4)3.1 幅度调制（线性调制）的原理 (4)3.1.1 AM调制与解调原理 (4)3.1.2 DSB调制与解调原理 (5)3.1.3 SSB调制与解调原理 (5)3.1.4 FM调制与解调原理..................................................................... (6)3.2 幅度调制（线性调制）的仿真与分析 (8)3.2.1 AM调制与解调的仿真与分析 (8)3.2.2 DSB调制与解调的仿真与分析 (11)3.2.3 SSB调制与解调的仿真与分析 (12)3.2.4 FM调制与解调的仿真与分析 (14)四数字调制系统的设计与分析 (17)4.1 二进制数字调制与解调原理 (18)4.1.1 2ASK调制与解调原理 (18)4.1.2 2FSK调制与解调原理 (19)4.1.3 2PSK调制与解调原理 (19)4.1.4 2DPSK调制与解调原理..................................................................... (20)4.2 二进制数字调制与解调的仿真与分析 (21)4.2.1 2ASK调制与解调的仿真与分析 (21)4.2.2 2FSK调制与解调的仿真与分析 (24)4.2.3 2PSK调制与解调的仿真与分析 (29)4.2.4 2DPSK调制与解调的仿真与分析 (33)五总结 (37)参考文献 (38)一引言通信的按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。

通信的目的是传递消息中所包含的信息。

通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

实验一图符库的使用一、实验目的1、了解SystemVue图符库的分类2、掌握SystemVue各个功能库常用图符的功能及其使用方法二、实验内容按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能。

三、基本原理SystemVue的图符库功能十分丰富，一共分为以下几个大类1.基本库SystemView的基本库包括信源库、算子库、函数库、信号接收器库等，它为该系统仿真提供了最基本的工具。

（信源库）：SystemView为我们提供了16种信号源，可以用它来产生任意信号（算子库）功能强大的算子库多达31种算子，可以满足您所有运算的要求（函数库）32种函数尽显函数库的强大库容！（信号接收器库）12种信号接收方式任你挑选，要做任何分析都难不倒它2.扩展功能库扩展功能库提供可选择的能够增加核心库功能的用于特殊应用的库。

它允许通信、DSP、射频/模拟和逻辑应用。

（通信库）：包含有大量的通信系统模块的通信库，是快速设计和仿真现代通信系统的有力工具。

这些模块从纠错编码、调制解调、到各种信道模型一应俱全。

（DSP库）：DSP库能够在你将要运行DSP芯片上仿真DSP系统。

该库支持大多DSP芯片的算法模式。

例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的DSP算法操作符。

还包括高级处理工具：混合的Radix FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等。

（逻辑运算库）：逻辑运算自然离不开逻辑库了，它包括象与非门这样的通用器件的图标、74系列器件功能图标及用户自己的图标等。

（射频/模拟库）：射频/模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件，例如：混合器、放大器和功率分配器等。

3.扩展用户库扩展的用户库包括有扩展通信库2、IS95/CDMA、数字视频广播DVB等。

通信库2: 扩展的通信库2主要对原来的通信库加了时分复用、OFDM调制解调、QAM编码与调制解调、卷积码收缩编解码、GOLD码以及各种衰落信道等功能。

4.5版中，通信库2已被合并到基本通信库中。

目录摘要 (2)绪论 (2)Systemview简介 (3)数字信号的调制与解调的原理 (5)1 2ASK (5)（1）2ASK的产生 (5)（2）2ASK解调系统： (6)（3）2ASK的功率谱密度 (6)（4）2ASK信号的仿真 (6)2 二进制频移键控2FSK (8)（1）2FSK信号的调制信号产生原理 (8)（2）2FSK解调系统： (9)（3）2FSK信号的产生仿真 (10)（4）2FSK信号的调制与解调 (10)3 二进制移相键控2PSK (12)（1）2PSK信号的产生原理 (12)（2）2PSK信号解调 (12)（3）调制信号仿真图 (13)（4）2PSK信号的解调 (14)4 二进制差分移相键控2DPSK (15)（1）2DPSK信号调制原理 (15)（2）2DPSK信号解调原理 (16)（3）2DPSK仿真原理图 (16)5、多进制4FSK调制与解调 (18)课程设计总结： (20)参考文献 (21)谢辞 (21)基于Systemview的数字信号的调制与解调摘要本次课程设计是根据数字信号的基带传输和频带传输的原理，通过软SystemView来完成基带传输与频带传输的仿真，利用SystemView结合基带传输与频带传输的工作原理进行数据的输入，在SystemView上得到设计的仿真图，观察仿真结果并且得出系统中的不足。

现阶段，随着信息的交换日益频繁，通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，通信能克服对空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。

展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，这次设计正能延伸这些业务的发展。

首先，通过2ASK,2FSK,2PSK的解调与调制完成频带的传输，对比原始信号，已调信号和调解信号的运行图分析2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK等运行结果。

其次进行基带传输的仿真，将信源PN码和波形形成输出的功率谱进行比较，并观察信道输入和输出信号眼图的差别，根据运行结果和波形来分析传输系统的性能及信道对信号传输的影响。

实验一、AM模拟调制信号的产生与解调一、实验目的1、熟悉使用System View软件，了解各部分功能模块的操作和使用方法。

2、通过实验进一步观察、了解模拟信号AM调制、解调原理。

3、掌握AM调制信号的主要性能指标。

4、比较、理解AM调制的相干解调和非相干解调原理。

二、实验内容用System View构造一个AM调制、解调系统，观察各模块输出波形，了解AM调制系统的调制、解调原理，理解相干解调和非相干解调的区别，掌握AM调制信号的主要性能指标，即带宽和功率谱。

三、实验要求1、观察原始基带信号、已调信号、经过信道后加入噪声的已调信号以及解调信号的波形，理解AM调制系统的调制、解调原理。

2、观察以上四种信号的功率谱密度，理解它们之间的区别，说明原因。

3、观察以上四种信号的带宽，理解它们的之间的区别，说明原因。

4、调节噪声的大小，观察解调器输出波形的变化，说明原因。

5、比较相干解调和非相干解调，理解门限效应。

四、电路构成1、AM调制解调系统模型模块说明：Token3：产生原始基带信号，即周期性正弦波（参数设置：幅度＝1V，频率＝10HZ）。

Token1 ：AM调制器（参数设置：专业库中选择Comm——Modulators——DSB－AM，幅度＝1V，频率＝1000Hz）Token5：加法器Token6：产生高斯白噪声（参数设置：Source——Gauss Noise Std＝0.1V Mean=0V）Token8：乘法器Token9：产生载波信号，即周期性正弦波（参数设置：幅度＝1V，频率＝1000HZ）Token10、14：产生低通滤波器（参数设置：Operator——Filters/Systems——Linear SysFilters 选择Analog——Butterworth、Lowpass——Lowcutoff=50Hz）Token13：产生半波整流器（参数设置：Function——Non Linear——Half Rctfy）Token2、4、7、11、15：产生示波器系统定时设置：Start Time：0 ，Stop Time：0.6，Sample Rate：10000HZ。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1 / 4 通信原理实验systemview实验 3.1.1 常规调幅(AM) 一． 概述 在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化， 或者输出已调信号的幅度与输入调制信号 f(t)呈线性对应关系， 这种调制称为标准调幅或一般调幅， 记为 AM 。

本实验采用这种方式。

二． 实验原理及其框图 1. 调制部分 标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。

AM 信号时域表达式为：其中： A0为载波幅度，为载波频率， m(t)为调制信号。

其频域表示式为：其原理框图 2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。

非相干系统设备简单， 但在信噪比较小时， 相干系统的性能优于非相干系统。

这里采用相干解调。

原理框图 n(t) sm(t) 三． 实验步骤 1． 根据 AM 调制与解调原理， 用 Systemview 软件建立一个仿真电路 2. 元件参数配置 Token 0: 被调信息信号正弦波发生器 （频率=1000 Hz ）Token 2: 乘法器 Token 7: 增益放大器（增益满足不发生过调制的条件） Token 1: 加法器 Token 4: 载波正弦波发生器（频率=10 Hz） Token3， 6， 5: 观察点分析窗＋带通滤波器sm(t)ni(t)mo(t)no(t)低通滤波器t＋)(tsd)(tnd3. 运行时间设置运行时间=0.5 秒采样频率=20,000 赫兹 4. 运行系统在 Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察 Token3， 5， 6 三个点的波形。

5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。