SystemView实验
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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。
Systemview软件仿真实验Systemview是美国ELANIX公司于1995年开始推出的软件工具,它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境,能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计,可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。
SystemView基本属于一个系统级工具平台,可进行包括数字信号处理(DSP)系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析,并配置了大量图符块(Token)库,用户很容易构造出所需要的仿真系统,只要调出有关图符块并设置好参数,完成图符块间的连线后运行仿真操作,最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。
Systemview动态系统仿真软件是为方便大家轻松的利用计算机作为工具,以实现设计和仿真工作。
它特别适合于无线电话(GSM,CDMA,FDMA,TDMA)和无绳电话,寻呼,机和调制解调器与卫星通信(GPS,DBS,LEOS)设计。
能够仿真(c,4x c等)DSP结3x构,进行各种时域和频域分析和谱分析。
对射频/模拟电路(混合器,放大器,RLC电路和运放电路)进行理论分析和失真分析。
它有大量可选择的库允许你可以有选择的增加通讯,逻辑,DSP和RF/模拟功能。
它可以使用熟悉的windows约定和工具与图符一起快速方便地分析复杂的动态系统。
下面大家可以清楚地了解systemview系统如何方便地辅助您的工作。
让我们首先来看一下它的各种窗口:—systemview系统窗systemview系统设计窗口如下:图表1系统窗1 第一行《菜单栏》有几个下拉式菜单,通过这些菜单可以访问重要的systemvie功能包括File, Edit, Preference, View, Notepads, Connections,Complier, System, Tokens, Help.用鼠标选中每个菜单都会下拉显示若干选项。
《现代通信原理》实验任务书指导书适用专业:电子信息类指导教师:实验时间: 2011年春期四川建筑职业技术学院计算机工程系系2011年4月6日四川建筑职业技术学院现代通信原理实验任务书一.课程的地位、作用和目的《现代通信原理实验》是现代通信原理课程教学的重要环节,通过实验可以使理论教学和实践能力的培养相结合,以理论指导实践,以实践验证基本理论,使学生进一步巩固基本理论知识,具有一定的实际操作能力;同时通过学生上机对各单元实验内容的具体动手操作,能提出问题、分析问题、最后能解决问题,促使学生提高分析问题和解决问题的能力;建立通信的系统概念,更好地理解理论授课的内容,为后续专业基础课及专业课打下良好基础。
二.实验内容1.实验一熟悉System View软件2.实验二 2ASK系统仿真3.实验三 AM调制系统仿真4.实验四脉冲编码调制仿真5.实验五眼图仿真6.实验六奈奎斯特第一准则的验证7.实验七16QAM调制解调系统分析8.实验八锁相环路仿真分析9.完成实验报告及实验总结三.实验组织及要求1.实验组织:由相关实验室负责实验计划的制订和实验场地、设备、器材、工具的准备与管理。
2.实验分组:每人一组,每组推选组长一名,并由组长负责本小组的实验组织与实施;3.器材管理:由学习委员负责实验设备、工具、器材的借用和归还。
4.实验纪律:实验期间必须严格遵守学校纪律,不得迟到、早退和无故缺席,有事必须事先请假。
5.清洁卫生:由班长负责安排组织各组轮流打扫实验室卫生。
四.实验方法1.教师指导,学生自主学习为主。
五.实验考核办法1.考核组织1)实验室负责组织,由相关实验指导教师根据学生实验情况和学院有关规定给于评定;2)评定成绩报经相关实验室、教研室主任审定后由实验指导教师负责提交。
2.考核内容及评分办法1)平时成绩为20%。
2)成果验收成绩为60%。
3)实验报告成绩为20%。
4)成绩评定标准:分为优、良、中、及格、不及格共五个等级;5)出现以下情况之一的学生,成绩为不及格:●缺席时间超过2次;●未交实验报告;●造成严重事故;●严重违规违纪;●损坏、丢失器材、工具,情节严重;●未完成规定实验内容;●抄袭或被抄袭作业、成果。
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。
实验四、抽样定理验证实验
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、通过实验进一步掌握低通抽样定理的原理。
二、实验内容
用System View建立一个低通抽样定理仿真电路,通过观察各个模块输出波形变化,理解低通抽样定理原理。
三、思考题
1、观察仿真电路中各个模块输出波形变化,理解低通抽样定理原理。
2、调节抽样速率的大小(f=80Hz、100Hz、200Hz),观察低通滤波器输出波形变化,理解变化原因。
观察模拟信号与抽样信号的功率谱密度,观察有何变化,说明原因。
四、电路构成
参数设置:
Token0:产生模拟信号(参数设置:Source――Periodic――Sinusoid,幅度1V,频率50HZ,相位0度)
Token1:Multiplier
Token2:产生抽样信号(参数设置:Source——Periodic——Pulse Train,幅度1V,频率100Hz,脉冲宽度0.000001,偏移0V,相位0度,抽样速率可调)
Token3:产生一个模拟低通滤波器,滤除高频信号,保留低频信号(参数设置:Operator——Filters/Systems——Linear Sys Filters,选择:Analog——Lowpass ——Butterworth,Lowcuttoff=50Hz,No of Poles=3,截止频率=模拟信号最高频率)。
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。
最新资料推荐通信原理System view 仿真实验指导通信原理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。
1.1SystemView 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1 / 15 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,FUNCTIONS CALE,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。
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:201111102210 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。
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.◆频谱图图3.5 各点频谱观察图3.6 输入信号和解调信号频谱对比图3.5中, 左上是2FSK原信号频谱, 左下是抽样判决解调输出频谱, 右上是调制输出频谱, 右下是双路相加输出频谱. 从图3.6的频谱对比可知, 无噪声情况下, 解调信号与原信号的频谱基本相似.3)眼图的观察◆原理图图3.7 眼图观察图3.7中, 从图符26经简单设置可以观察到眼图.◆设置图图3.8 时间切片设置在低通滤波器之后, 接收器图符之前加了一个抽样器图符, 用来调整采样率以配合SystemView接收计算器的时间切片绘图功能来观察眼图. 时间切片功能可以把接收计算器在多个时间段内记录到的数据重叠起来显示. 时间段的起始位置和长度都可以由计算器窗口设置. 为满足时间切片周期和码元同步并且能完整地观察到一个眼图的要求,一般将时间切片的长度设置为当前采样率下采样周期的两倍长. 这里将采样频率设置为2Hz, 采样周期为0.5s, 则时间切片应设为1s. 时间切片的设置如图3.8所示, 在接受计算器窗口下选择“Style”项, 再输入“Time Slice”的参数. 确定退出后即可看到眼图.◆眼图和简单分析图3.9 眼图与噪声图3.9中, 上为无噪声情况下的眼图,中为大信噪比情况下的眼图, 下为小信噪比情况下的眼图.上图中, 在没有高斯噪声时, 眼图是清晰简洁的眼形状, 而随着噪声的加大, 可以观察到眼图线条开始变得凌乱, 而且眼图的“眼睛”张开的幅度变小, 即噪声容限下降, 对应输出波形, 就是信号受噪声的影响加大, 愈加不容易分辨.4) 抗噪声性能◆大信噪比图3.10 大信噪比情况下波形图3.10中, 上为输入随机码, 中为解调输出输出波形, 下为双路相加输出(图符14).]图3.11 大信噪比调制信号波形图3.11为调制信号的波形(图符4), 由图中可见, 由于噪声的影响, 调制信号的波形已经很难分辨, 但是经过滤波等操作后还是可以分辨并解调出来的.◆小信噪比图3.12 信噪比调制信号波形图3.12的顺序同图3.10.可见, 信噪比减小时, 信号失真变得明显, 解调信号中有一些无关谱线.◆大信噪比情况下加大低通滤波器的截止频率图3.13 低通截止加倍波形图上图表明, 低通截止频率加倍后, 波形失真更加明显, 解调信号的无关谱线也有很多.5) BER曲线◆实验连线图图3.14 原理图BER分析的原理图如上图所示, 由图可见, 实验在2FSK原理图基础上增加了一些模块,如延迟模块,比特误码率延迟BER模块, 停止接收计算器等, 以下就实验步骤和各部分模块进行分析(此时各个信号的频率和滤波器的参数等也有改动, 但是这与观察BER曲线无关, 故不再详细说明).◆设置-1-设置高斯噪声constant parameter项选择density in 1 ohm, density(W/Hz)选择500e-6, 如下图示.图3.15 高斯噪声设置图-2-设置BER计算器No.Trials为对比试验的比特数, 通常这个取值具有一定的要求. 如果希望测出1e-4的BER, 则至少进行1e+5的对比试验, 这样经过统计得到的BER才比较可信. 同时也必须将系统定时中每个仿真循环的采样数设得足够大. 在这个仿真实验中, 我们设“No.Trials”为10000, 系统定时中的每个循环采样点数为40000, 循环次数设置为10次. 注意, 系统定时中的采样点数必须大于No.Trials的值. 图中“Threshold”值为参考信号与解调信号差异的门限值, 这里设为0.5, 当二者之差大于该值判为错, BER计数器累计1, 小于该值时则判为正确. “Offset”为时间偏移量, 该值决定系统从什么时候开始进行比较试验. 通常无延时置为0, 但是对某些具有滤波器、寄存器延时的系统则需要对原始信号进行精确延时后才能与解调信号进行比较, 因此必须在延时结束后才能进行对照比较. 设置如下.图3.16 BER计算器设置图-3-设置停止计数器连接BER计数器的输出到接收计算器图符时, 必须选择三种输出之一, 其中选择0: BER 为实时BER值, 选择1: Cummulative Avg为BER的累计均值, 选择2: Total Errors为错误总数. 图符25为停止接收计数器图符. 它的功能是当输入超过设定的门限值时, 停止本次仿真, 如果系统设置为多循环则进入下一循环的仿真运算. 这里设置为多次循环,并将系统定时中的No.of System loops设置为10. 在BER仿真原理图中, 还有一个终值接收计算器(图符24), 它与BER计数器的累计均值输出端(输出1)连接, 当仿真进行时, 每一个循环结束时会显示本次循环的BER均值, 该值也是用于计算BER/SNR曲线的基础, 只有利用该计算器的数据才能绘出所需的BER曲线. 设置如下.图3.17 停止计数器设置图-4-输入延迟信号设置由实验的观测图以及上面的理论可知, 输出信号和输入信号相比有一定的延迟, 这个延时可以用以下的方法求得.图3.18 输入延迟时间的计算用输入信号与输出信号之间交叉相关运算来求出其系统群延时. 进入System View的分析窗口, 按分析按钮, 选择分析运算的交叉相关(cross-correlation)功能, 如图3.18左上图所示, 其右边的两栏选择相应的计算器(图符4和图符18). 点击OK即出现左下方的相关计算图形.按工具条上的统计按钮, 出现图3.18右侧的统计窗口, 图中的W7即为所得, 观察可知,最大值出现在1.4e-3, 为相应的时延. 在BER分析原理图中将延时器(图符28)的延时时间修改为1.4e-3.-5-全局变量设置通过上述设置, 一个简单的高斯噪声信道的BER测试模型就基本设置完毕. 但此时并不能绘出完整正确的BER/SNR曲线, 还必须将噪声增益控制与系统循环次数进行全局变量关联, 使信道的信噪比(SNR)由0dB开始逐步加大, 即噪声逐步减小. 每次减小的步长与循环次数有关. 设置全局变量的方法是, 单击主菜单的“Tools”选项, 选择“Global Parameter Links”. 点击All Tokens出现所有选项, 选择增益(Gain), 设置每次信噪比递增1dB, 即噪声减小1dB, 则在相应的定义栏将F[Gi,Vi]的值置为-cl. 这里的cl为系统变量“current system loop”系统循环次数.◆观察BER曲线点击Analysis window, 点击按钮, 出现sink calculator面板, 选择“Style”功能中的“BER Plot”. 设置起始信噪比为1dB, 增量“Increment”值为1(必须与预先设置的增益关联一致). 在选择计算窗口“Select one window”中, 选择刚刚获得的系统累计误码率均值相对时间的关系曲线的窗口, 点击OK, 即可获得所需的BER/SNR曲线如下图.图3.19 BER曲线与标准2FSK的BER曲线对比, 设置图和对比图如下.图3.20 对比观察设置图图3.21由上图可见, 实际所测得的BER曲线呈单调递减趋势, 这与实际理论相符, 但是波形有所失真, 尤其是在信噪比越来越高的情况下.4、实验结果分析1)频谱, 眼图: 加大噪声后波形失真更加严重. 抽样判决输出线条有些地方变粗, 出现无关谱线.2)信噪比下降, 截止频率增加导致波形失真. 抽样判决解调信号中中出现一些额外的谱线.3)BER曲线: 随着信噪比的提高, 误码率单调下降, 但是与理论值有一定的差异. 而随着信噪比的越来越高, 差异似乎更大, 这个是因为在实际的系统中滤波器不是理想的, 像带通滤波器和低通滤波器是巴特沃斯滤波器, 并非理想的矩形, 有一定的波纹和缓冲带,这会附加一些频带外噪声. 同时, 之前获得的延时时间也不是完全准确的, 也会导致一定的附加噪声.5、实验总结本实验与前两个相比难度加大不少, 尤其是考虑到还要观察眼图和BER曲线. 至于观察波形, 频谱和进行误差分析, 因为有前面的经验, 进行起来比较顺利. 对于眼图, 主要的还是设置好参数, 设置好参数后就没有什么难度了. 而BER曲线则复杂得多, 尝试了很多次, 得到的曲线总是随机的而不是单调递减的. 在借鉴了同学的经验之后对原图做了很多改动, 比如进行延时时间的测量, 改小噪声, 更换若干元件等, 最后终于得到一条单调递减的曲线.此次实验使我更加熟悉systemview的使用, 而且复习了2FSK的调制与借条原理, 更重要的是掌握了观察眼图和获得BER曲线的方法, 受益匪浅.参考书目樊昌信.通信原理(第6版).北京:国防工业出版社,2008.李东生,左洪浩. SystemView系统设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.31。
学生实习报告(系部):专业:班级:姓名:学号:一、实习的主要内容1、掌握如何使用VC开发平台,实现网络实时通信软件设计,并且利用已有网络设备,构建无线局域网。
分别利用有限网络与无线网络进行语言通信,然后将两端录制的语言信号分别进行处理,比较其中的差别,得出相关结论。
搭建无线网络平台,实现无线网络的构建,然后分别通过两个网络进行语言信号进行录制。
将录制好的语言信号进行保存,以便后续实验的使用。
利用MATLAB软件分别对两短信号进行频谱与功率谱分析,源程序与仿真结果图如下所示:[x1,fs,nbits]=wavread('e:\ly1\a.wav');%读取语言信号[x2,fs,nbits]=wavread('e:\ly2\b.wav');%读取语言信号Y1=fft(x1,2048);%对通过有线网络传输的信号进行频谱分析Y2=fft(x2,2048);%对通过无线网络传输的信号进行频谱分析PSD1=abs(Y1).^2/2048;%信号功率谱绘制PSD2=abs(Y2).^2/2048;%信号功率谱绘制subplot(4,1,1);plot(abs(Y1));title('通过有线网络传输信号时域图');xlabel('时间');ylabel('幅值');grid;subplot(4,1,2);plot(abs(Y2));title('通过无线网络传输信号时域图');xlabel('时间');ylabel('幅值');grid;subplot(4,1,3);plot(PSD1);title('无线功率谱');grid;subplot(4,1,4);plot(PSD2);title('有线功率谱');grid;实验仿真结果图:50010001500200025000510通过无线网络传输信号时域图时间幅值0500100015002000250000.20.4通过有线网络传输信号时域图时间幅值50010001500200025000.05无线功率谱0500100015002000250024x 10-5有线功率谱通过分析可知,有限信道传输的信号比经过无线信道传输的信号要好,杂音较少,很好的符号了相关理论知识。
实验一简单基带传输系统分析一、实验目的1、掌握系统时域波形分析、功率谱分析和眼图分析的方法;2、结合实践,加强对数字基带通信系统原理和分析方法的掌握;3、进一步熟悉System view软件的使用,掌握主要操作步骤。
二、实验内容构造一个简单示意性基带传输系统。
以双极性PN码发生器模拟一个数据信源,码速率为100bit/s,低通型信道中的噪声为加性高斯噪声(标准差=0.3v)。
要求:1.观测接收输入和低通滤波器输出的时域波形;2.观测接收滤波器输出的眼图;三、实验组成原理简单的基带传输系统原理框图如图2-1-1所示,该系统并不是无码间干扰设计的,为使基带信号能量更为集中,形成滤波器采用高斯滤波器。
四、实验仿真电路图及各模块设置1、实验仿真电路图如下:2、实验结果图:1)代表信源的PN码输出波形2)经高斯脉冲形成滤波器后的码序列波形3)信道输出的接受波形4)抽样判决器输出端恢复的基带信号波形:5)对比PN码和经高斯脉冲形成滤波器后的码的功率谱观察两个功率谱可知,波形形成后的信号功率谱主要集中在低频带,能量相对集中,而PN码的功率谱主瓣外的分量较大。
3、对比信道输入端信号和信号输出端信号的眼图信道输入端信号的眼图:信号输出端信号的眼图:分析:由上述结果可知,经高斯滤波器形成处理后的基带信号波形远比PN码信号平滑,能量主要集中于10倍码率以内,经低通型限带信道后,信号能量损失相对较小,由于信道的不理想和叠加噪声的影响,信道输出眼图将比输入的差些,改变信道特性和噪声强度,眼图波形将发生明显畸变,接收端误码率肯定响应增大。
总结:基带传输系统中不应直接传送方波码序列信号,应经过波形形成,从而使信号能量更为集中,并通过均衡措施达到或接近无码间干扰系统设计要求。
另外,眼图观察法的确是评测基带系统传输质量的简便有效实验方法。
五、实验心得第一次接触这个软件,据老师说,这个软件不是很常用,因为它的功能都被MATLAB 代替了,MATLAB中的模块设计看起来的确比这个软件的看起来要好一些。
邮电大学实验报告题目:基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告班级:2011211126专业:信息工程:序号:27成绩:实验一:验证抽样定理一、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、实验原理低通滤波器频率与m(t)相同三、实验步骤1. 要求三个基带信号相加后抽样,然后通过低通滤波器恢复出原信号。
2. 连接各模块完成系统,同时在必要输出端设置观察窗。
3. 设置各模块参数。
三个基带信号的频率从上到下分别设置为11hz、20hz、29hz。
抽样信号频率设置为40hz、120hz、250hz。
将低通滤波器频率设置为30hz,则将恢复第三个信号进行系统定时设置,起始时间设为0,终止时间设为1s.抽样率设为1khz。
3.观察基带信号、抽样后的信号、最终恢复的信号波形四、实验结果下边所示三个图分别为抽样频率是120hz(刚好等于两倍信号频率),250hz (>120hz),40hz(<120hz时输入与输出信号的波形图。
等于50HZ时等于120HZ时等于250HZ时五、实验讨论由上图可知,当抽样信号频率大于等于两倍输入信号的频率时,所得到的输出信号波形无失真。
当抽样信号频率小与两倍输入信号的频率时,输出波形有较大失真。
这恰能验证了抽样定理,达到了实验的目的。
六、实验建议、意见通过这次实验,我进一步了解了抽样定理的意义和作用,同时也学习了system view软件的一些用法,了解了软件的一些基本的功能。
对于抽样定理,我加深的认识是,在实验过设置采样频率和低通滤波器的频率这,将理论知识用到了实际去,并且也理解了抽样定理的原理。
实验二: 奈奎斯特第一准则一、实验目的(1)理解无码间干扰数字基带信号的传输;(2)掌握升余弦滚降滤波器的特性;(3)通过时域、频域波形分析系统性能。
二、实验原理在现代通信系统中,码元是按照一定的间隔发送的,接收端只要能够正确地恢复出幅度序列,就能够无误地恢复传送的信号。
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。
专业系列实验报告姓名:董吉明学号:0812040113班级:通信①班目录第一章绪论 (1)SystemViewf仿真软件熟悉 (3)第二章实验一 (4)1.高通滤波器定义 (4)2. 低通滤波器定义 (4)3. 带通滤波器定义 (4)4. 带阻滤波器定义 (4)第三章实验二 (7)一.数字调制概述 (7)二.ASK移幅键控用SystemViewf仿真设计 (8)1.ASK移幅键控定义 (9)2.2ASK信号的产生 (9)3. 2ASK信号解调的常用方法 (10)三.2.2DPSK移相键控用SystemViewf仿真设计 (13)1.PSK移相键控用定义 (13)2.PSK分类 (13)3.2DPSK介绍 (14)4.2DPSK解调方法 (15)5.2DPSK实验结果分析 (20)第四章结语 (21)第一章绪论SystemViewf仿真软件熟悉电子技术实验教学是教学改革中最活跃的领域之一。
传统的电子技术实验教学基本上是纯硬件的。
然而,近年来,随着EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)技术的发展,引入了软件仪器与软件器件,由此而产生了一系列电子实验和设计方法的改变。
构成了由计算机软件组成的虚拟仪器和虚拟器件,改变了传统的电子技术实验教学基础上是纯硬件的实验方法,这样既可以大大降低了电子技术实验教学的实验成本又可以充分发挥同学的想象力和创造力,设计和仿真各种自己想要的电路,以提高同学的设计能力和创造力、因此,软件电子技术实验教学将发挥着越来越重要作用,计算机平台的电子技术仿真设计势在必行。
SystemView是美国Elanix公司研制的一个动态系统设计、仿真和分析的可视化软件,提供了开发电子系统的模拟和数字工具,它主要用于以下几个方面:信号处理、通信和控制系统设计和仿真。
本次实验的意图是在硬件实验的基础上再用软件SystemView仿真的方法进行仿真实验,从而加深实验内容的理解和初步掌握SystemView仿真软件的使用。
SystemView实验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RadixFFT、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。
08级通信(2)班学号:0812040214目录一.实验目的 (3)二.实验内容 (3)三.实验原理 (4)2FSK原理 (4)2FSK信号的波形 (5)2FSK信号的调制 (5)2FSK信号的非相干解调——包络检波 (5)四.实验步骤 (6)2FSK调制器仿真设计与分析 (6)2FSK解调器仿真设计与分析 (8)五.实验心得 (12)一.实验目的电子技术实验教学是教学改革中最活跃的领域之一。
传统的电子技术实验教学基本上是纯硬件的。
然而,近年来,随着EDA (Electronic Design Automation,电子设计自动化)技术的发展,引入了软件仪器与软件器件,由此而产生了一系列电子实验和设计方法的改变。
构成了由计算机软件组成的虚拟仪器和虚拟器件,改变了传统的电子技术实验教学基础上是纯硬件的实验方法,这样既可以大大降低了电子技术实验教学的实验成本又可以充分发挥同学的想象力和创造力,设计和仿真各种自己想要的电路,以提高同学的设计能力和创造力、因此,软件电子技术实验教学将发挥着越来越重要作用,计算机平台的电子技术仿真设计势在必行。
SystemView是美国Elanix公司研制的一个动态系统设计、仿真和分析的可视化软件,提供了开发电子系统的模拟和数字工具,它主要用于以下几个方面:信号处理、通信和控制系统设计和仿真。
本次实验的意图是在硬件实验的基础上再用软件SystemView仿真的方法进行仿真实验,从而加深实验内容的理解和初步掌握SystemView仿真软件的使用。
二.实验内容1、掌握SystemView仿真软件的使用2、用软件设计4种滤波器并仿真3、完成软件PSK 、PAM 、FSK 、ASK 的仿真设计 4、初步掌握SystemView 软件的仿真设计的方法。
由于篇幅有限,下面就对通信系统2FSK 仿真的设计进行重点分析 用system view 设计2FSK 的产生与解调三.实验原理FSK 是在数字信号调制中使用较典型的一种调制方式,其利用载波的频率变化来传递数字信息0或1。
[实验四] 数字基带传输系统
一、实验目的
1、掌握数字基带信号传输的无失真条件。
2、掌握奈奎斯特第一准则。
3、掌握通过眼图分析法来衡量基带传输系统性能的方法。
二、实验内容
1、学习掌握数字基带信号传输的无失真条件。
2、通过仿真验证奈奎斯特第一准则。
3、通过仿真观测系统眼图。
三、实验结果分析
实验内容1:验证奈奎斯特第一准则仿真原理图:
图4-1验证奈奎斯特第一准则仿真原理图结果如下:
图4-2 输入信号的波形
图4-3 输出信号的波形
图4-4 输入信号与输出信号的波形叠加
图4-5 经过升余弦滤波器整形后的信号波形
图4-6 经过升余弦滤波器整形后的信号与原信号的叠加波形
结果分析:由输入信号与输出信号的波形叠加可观察到收发波形基本一致,加入一定幅度的噪声仍然能正常传输,奈奎斯特第一准则得到验证。
改变噪声幅度,错误波形可能增多。
实验内容2:用于观察眼图的基带传输系统仿真原理图:
结果如下:
图4-8 二元码眼图(噪声幅度为0.1V)
图4-9 二元码眼图(噪声幅度为1V)
图4-10 三元码眼图
图4-11 四元码眼图
结果分析:增大噪声幅度,眼图的“眼睛”张开的幅度变小,二进制信号传输时的眼图只有
一只“眼睛”,当传输三元码时,会显示两只“眼睛”,传输四元码时,会显示三只“眼睛”。
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RadixFFT、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。
IS95库:IS95库为设计CDMA 和个人通信系统提供了一个快捷的工具。
除了产生CDMA 所需的信号发生器模型、调制解调信号模型外,还设计了复合IS95建议的CDMA 所有信道模型,可按两种速率工作。
四、 实验步骤第一部分:计算信号的平方1) 从基本图符库中选择信号源图符,选择正弦波信号,参数设定中设置幅度为1,频率为10Hz ,相位为0。
2) 选择函数库,并选择Algebraic 标签下的图符。
在参数设定中设置a=2,表示进行x 2运算。
3) 放置两个接收器图符,分别接收信号源图符的输出和函数算术运算的输出,并选择Graphic 标签下的图符,表示在系统运行结束后才显示接收到的波形。
4) 将图符进行连接,运行仿真,最终结果如下图所示:信号源平方 接收器接收器第二部分常规双边带条幅(AM)1)按快捷键切换到通信图符库Comm,从图符库中拖动一个图符至设计窗口,双击该图符,选择调制器“Modulators”中的“DSB-AM”,并在参数设置窗口中的文字框中输入幅度1V,频率1000Hz,调制度0.5,确认退出,图符变成。
2)放置两个接收器图符,用于接收调制信号和已调信号波形。
3)对图符进行连线,如下图所示:4)设置仿真参数:i.仿真时间102.3msii.采样点1024iii.采样频率10kHz5)运行仿真,并得到各个接收器的波形。
五、实验结果1、画出以上两个部分的调制信号和已调信号的波形以及算术表达式实验二信号的时域与频域分析实验一、实验目的1、掌握信号的时域与频域的分析方法2、掌握SystemVue分析窗口的使用。
3、能利用分析窗口对波形进行时域与频域的分析二、实验内容1、建立简单的调制系统,并使用分析窗口对输出信号进行时域与频域的分析,得出分析结果。
三、基本原理分析窗口是用户观察SystemVue数据输出的基本工具。
如图所示。
有多种选项可以增强显示的灵活性和用途。
这些功能可以通过单击分析窗工具条上的快捷按钮或通过下拉菜单来激活。
在系统设计窗口中单击分析窗口按钮,即可访问分析窗口。
在分析窗口中单击系统按钮即可返回系统设计窗口。
分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、活动图形窗口和提示信息区。
同设计窗口一样,滚动条包括用于左右滚动的水平滚动条和用于上下滚动的垂直滚动条;提示信息区显示分析窗口的状态信息、坐标信息和分析的进度指示;活动图形窗显示输出的各种图形,如波形图、功率谱、眼图等。
四、实验步骤1、点击菜单栏的File,选择New System建立一个新文件。
2、建立一个常规双边带的调制系统,如实验一所示。
3、单击“Analysis”快捷按钮进入分析窗口,这时应该可以看到两个图形,一个是100Hz的正弦信号,另一个是调制后的信号。
可参考分析窗口工具条,根据个人习惯重新调整窗口显示排列。
4、对输入的信号进行谱分析。
单击接收计算器按钮,出现接收计算器选择窗口,选择“Spectrum”分析按钮,并分两次选中W0、W1,就会出现两个新的图形W2、W3,分别对应前面两个波形的频谱图,其中一个出现在100Hz的位置上(对应未调制的正弦波),另一个在中心频率为1000 Hz的位置上显示出载波和上下两个边带的频谱。
5、对调制信号和已调信号的功率谱进行叠绘。
6、绘制瀑布(WaterFall)图:单击接收计算器按钮,出现接收计算器选择窗口,选择“Style”下的WaterFall 按钮,并在右边的窗口中选中W1(AM调制信号),然后设置Y Offset的值为-3,即表示将AM调制信号的波形向上垂直移动3个单位,得到新的信号波形。
然后将移动后的信号波形与调制信号波形叠绘,得到如下波形窗口:五、实验结果1、分别读取已调信号频谱中的上下边带的峰值点。
2、修改双边带调制信号的调制参数,观察调制参数的变化对已调信号时域和频域上施加的影响,并作好记录。
实验三 信号的运算一、 实验目的1、 掌握SystemVue 中函数库与算子库的使用2、 进一步熟悉SystemVue 中分析窗口的使用二、 实验内容1、 熟悉函数库中常用图符的功能,并使用相应的图符完成信号的运算操作三、 实验步骤第一部分:实现高斯函数2)4()(--=t e t y1. 选择信源图符库,并选择Aperiodic 下的Time 图符,增益参数设定为1,表示一个线性增加的信号。
2. 选择函数库的Polynomial(多项式)图符,对信号代入多项式。
设定多项式为t-4,即2345,,,X X X X 系数均设定为0,而X 和X 0系数分别设定为1和-4。
3. 选择Function 图符库下的X^a 图符,用来表示信号的a 次方,按照函数式,a=2。
4. 在Operator(算子库)中选择Negate 图符,表示负号。
5. 选择Function 图符库下的a^x 图符,用来表示a 的x 次方,按照函数式,a=e=2.71828。
第二部分 实现函数t t )sin( 1. 设定仿真时间参数,设定仿真时间为20秒,采样频率20Hz 。
2. 选择信源图符库,并选择Aperiodic 下的Time 图符,增益参数设定为1,表示一个线性增加的信号。
3. 选择函数库的Polynomial(多项式)图符,对信号代入多项式。
设定多项式为t+e-10(防止出现仿真时间为0时的分母为0的情况)。
4. 选择Function 图符库下的X^a 图符,用来表示信号的a 次方,按照函数式,a=-1。
5. 选择信源图符库,并选择一正弦信号,设定其幅度为1,频率为0.15Hz 。
6. 将两路信号通过相乘器相乘得到tt )sin(信号,并通过接收器显示,最终仿真结果如下图所示:四、 实验结果1. 画出相应的信号输出波形2. 利用SystemView 绘制实指数信号-5t 2e f(t) ,给出系统模型,并画出波形图实验四信号的分解与合成一、实验目的1、了解信号的分解与合成原理。
2、掌握FIR滤波器的设计方法。
二、实验内容1、通过设计一个仿真模型,进行信号的分解与合成。
三、基本原理为了便于研究信号传输和信号处理等问题,往往将一些信号分解为比较简单(基本)的信号分量之和。
分解的方法有多种,常见的分析方法有:直流分量与交流分量,偶分量与奇分量,脉冲分量与正交函数集等。
其中将信号分解为正交函数集的研究方法在信号与系统理论中占有重要地位。
傅立叶分析法是常见的一种,一个矩形信号可分解为:由此可看出,其傅立叶展开式只含有奇次谐波分量1,3,5...2n-1,于是可按照下图对方波信号进行分解,然后再通过相加器进行信号的合成。
10 Hz 方波信号10Hz带通滤波器30Hz带通滤波器50Hz带通滤波器70Hz带通滤波器90Hz带通滤波器1次谐波3次谐波5次谐波7次谐波9次谐波相加器合成后的信号四、实验步骤1、设定系统的仿真时间参数:仿真时间为20秒,采样频率为1KHz,采样点数为20480个。
2、从信源图符中选择脉冲信号,设定其为方波,频率为10Hz3、分别设定6个带通滤波器,通带频率分别为10Hz,30Hz,50Hz,70Hz,90Hz,11Hz带宽都为4Hz。
信号通过这6个带通滤波器以后分别得到1,3,5,7,9,11次谐波分量。
4、为每个谐波分量连接一个接收器,观察6个谐波分量的波形5、将6个谐波分量通过加法器进行叠加,得到合成以后的信号波形。
五、实验结果1、画出原方波信号的频谱图以及合成信号的频谱图,并对两者进行比较,分析得到的结果。
实验五 数字基带传输系统仿真实验一、 实验目的1、 加深对数字基带信号传输的无失真条件的了解。
2、 熟悉奈奎斯特第一准则的验证方法二、 实验内容1. 验证奈奎斯特第一准则。
三、 基本原理传输数字基带信号受到约束的主要因素是系统的频率特性,当基带脉冲信号通过系统时,系统的滤波作用使脉冲拖宽,在时域上,它们重叠到附近的时隙中去。
接收端按约定的时隙对各点进行抽样,并以抽样时刻测定的信号幅度为依据进行判决,来导出原脉冲的消息,若重叠到临近时隙内的信号太强,就可能发生错误判决,从而产生码间串扰。
奈奎斯特第一准则给出了消除这种码间干扰的方法,并指出了信道带宽与码速率的基本关系,即N N bb B f T R 221===其中R b 为传码率,单位为B/s (波特/秒)。
f N 和B N 分别为理想信道的低通截止频率和奈奎斯特带宽。
假定有一数字基带信号,其码速率为100b/s ,则按照奈奎斯特第一准则,为保证数字基带信号的无失真传输,传输信道的带宽必须要在50Hz 以上。
同理,如果数字基带信号的码速率高于100b/s ,则在50Hz 的带宽下不能保证信号的无失真传输。
四、 实验步骤1、 设定系统的仿真时间参数:采样频率设定为1000Hz ,采样点位512个2、 放置信号源:码速率为100b/s 的伪随机信号3、 放置用于整型的升余弦滚降低通滤波器,其截止频率设定为50Hz ,在60Hz 处有-60dB的衰落,相当于一个带宽为50Hz 的信道4、 为了模拟传输的噪声,将低通滤波器的输出叠加上一个高斯噪声,设定其标准差为0.1。