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1、用 SYSTEMVIEW实现2FSK键控调制与相干解调实验报告用 SystemView 仿真实现名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 23 页 - - - - - - - - - 2FSK 键控的调制一、实验目的 1. 掌握 2FSK调制原理； 2. 掌握仿真软件Systemview 的使用方法； 3. 完成对 2FSK调制仿真电路设计， 分别从时域、 频域视角观测2FSK系统中的基带信号、载波及已调信号。二、仿真环境SystemView 三、 2FSK调制原理
2、数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“ 1” 对应于载频，而符号 “ 0” 对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形， 而且与之间的改变是瞬间完成的。2FSK键控法利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、 稳定度高且易于实现，故应用广泛。2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是 2FSK信号。 2FSK 信号的产生方法如下图：根据以上 2FSK信号的产生原理，已调信号的数字表达式可以表示为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
3、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 23 页 - - - - - - - - - （5-1 ）其中， s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列（5-2 ）（5-3 ）g(t) 是持续时间为、高度为1 的门函数；为对 s(t)逐码元取反而形成的脉冲序列，即（5-4）是的反码，即若 =0，则 =1 ；若=l ，则 =0 ，于是（5-5 ）分别是第n 个信号码元的初相位。一般说来，键控法得到的与序号n无关，反映在上，仅表现出当与改变时其相位是不连续的；而用模拟调频法时，由于与改变时的相位是连续的，故不仅与第n
4、 个信号码元有关，而且之间也应保持一定的关系。由式（ 5-1 ）可以看出 , 一个 2FSK信号可视为两路2ASK信号的合成，其中一路以s(t)为基带信号、为载频，另一路以为基带信号、为载频。下图给出的是用键控法实现2FSK信号的电路框图，两个独立的载波发生器的输出受控于输入的二进制信号，按“ 1” 或“ 0” 分别选择一个载波作为输出。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 23 页 - - - - - - - - - 四、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：键
5、控法：采用键控法进行调制的组成如下图所示abcde 2FSK信号ttttt二进制移频键控信号的时间波形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 23 页 - - - - - - - - - 其中图符 3产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。图符 0输出频率为 30KHZ的载波，符 1输出频率为 70KHZ的载波；图符 2输出2FSK信号，图符2为键控开关。 图符的参数设置如表1所示。表 1：键控法图符参数设置表编号库/ 名称参 数3 Source: PN Seq
6、 Amp = 0.5v ，Offset = 0.5 v，Rate = 20e+3 Hz，Levels = 2，Phase = 0 deg 2 Logic: SPDT Switch Gate Delay = 0 sec，Ctrl Thresh=0.5v 0 Source: Sinusoid Amp = 1 v ，Freq = 30e+3 Hz，Phase = 0 deg，14 Source: Sinusoid Amp = 1 v ，Freq = 70e+3 Hz，Phase = 0 deg，系统定时：起始时间0 秒，终止时间1e-3 秒，采样点数1001，采样速率1e+6Hz，获得的仿真波形如下
7、图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 23 页 - - - - - - - - - (a) PN序列(b)70KHZ 载波(c)30KHZ 载波名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 23 页 - - - - - - - - - (d)2FSK 信号(e)PN 序列、 2FSK信号瀑布图五、主要信号的功率谱密度调制信号的功率
8、谱密度如图所示(f)PN序列功率谱密度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 23 页 - - - - - - - - - (g)70KHZ 载波功率谱密度(h)30KHZ 载波功率谱密度(i)2FSK信号功率谱密度由（f ）图可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz；由(g) 、(h) 图可见，载频信号的频谱分别位于50kHz 和 100KHz，且频谱较纯。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
9、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 23 页 - - - - - - - - - 用 SystemView 仿真实现2FSK非相干的解调一、实验目的：（ 1）了解 2FSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；（ 2）掌握 2FSK系统解调过程信号波形的特点；（ 3）熟悉系统中信号功率谱的特点。二、实验内容：以 2FSK作为系统输入信号，码速率Rb 20kbit/s。（1）采用相干解调法实现2FSK的解调，分别观察系统各点波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。三、实验原理二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频
10、法和数字鉴频法，有相干解调法和非相干解调法。 采用非相干解调的原理图是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号， 分别进行解调，通过对上下两路的抽样只进行比较，最终判断输出信号。其原理框图如下：四、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：非相干解调法：非相干解调法的系统组成如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 23 页 - - - - - - - - - 其中图符5、10 为带通滤波器；9、11 为低通滤波器；6、7 为全波整流器；27、28
11、、29、 30、31 实现抽样判决。图符的参数设置如下图所示。相干解调法图符参数设置表编号库/ 名称参 数5 Operator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 5 Poles ，Low Fc = 10e+3 Hz，Hi Fc = 50e+3 Hz Quant Bits = None，Init Cndtn = Transient，DSP Mode Disabled ，FPGA Aware = True ，RTDA Aware = Full 10 Operator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR 5 Poles ，
12、Low Fc = 50e+3 Hz，Hi Fc = 90e+3 Hz Quant Bits = None，Init Cndtn = Transient，DSP Mode Disabled ，FPGA Aware = True ，RTDA Aware = Full 9、11 Operator: Sampler Interpolating ，Rate = 20e+3 Hz，Aperture = 0 sec，Aperture Jitter = 0 sec 27、28 Operator: Hold Last Value ，Gain = 1 ，Out Rate = 1e+6 Hz 29、30 Funct
13、ion ：Rectifier Zero Point=0v ，9、11 Operator: Linear Sys Bessel Lowpass IIR 5 Poles Fc = 20e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled Max Rate = 200e+3 Hz 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 23 页 - - - - - - - - - 31 Logic ：Ana
14、log Comparator Gate Delay=0s, True Output=1v, False Output=0v 调制信号为PN序列，码速率Rb20kbit/s；正弦载波的频率分别为30k 和 70khz；系统定时：起始时间0 秒，终止时间1e-3 秒，采样点数1001，采样速率1e+6Hz。（a）2FSK已调信号(b)30KHZ 载波通过贷通滤波器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 23 页 - - - - - - - - - （c）70KHZ信
15、号通过带通滤波器（d）30KHZ信号全波整流(e)70KHZ 信号全波整流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 23 页 - - - - - - - - - （f）30KHZ 信号低通滤波（g）70KHZ信号低通滤波(h)非相干解调输出名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 23 页 - - - - - - - - - (i)输
16、入输出瀑布图眼图如下所示：(a)不加噪 30KHZ信号经低通滤波器眼图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 23 页 - - - - - - - - - (b)0db 30khz 信号经低通滤波器眼图(c)5db 30khz 信号经低通滤波器眼图(d)20db 30khz 信号经低通滤波器眼图(e)30db 30khz 信号经低通滤波器眼图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
17、整理 - - - - - - - 第 15 页，共 23 页 - - - - - - - - - (a)不加噪声 70KHZ信号眼图(b)0db 70KHZ 信号眼图(c)5db 70KHZ信号经低通滤波器眼图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 23 页 - - - - - - - - - (d)20db 70KHZ 信号景帝同滤波器眼图(e)30db 70KHZ 信号经低通滤波器眼图可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。五、主要信号功率谱密度：名师资
18、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 23 页 - - - - - - - - - (a)2fsk信号功率谱密度（b）输出 PN 序列功率谱密度六、滤波器的幅频特性：低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：低通滤波器的单位冲击响应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 23 页 - - - - - - - - - 低通滤波器的幅频特性
19、七、带通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：30KHZ带通滤波器的单位冲击响应30KHZ滤波器的幅频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 23 页 - - - - - - - - - 70KHZ带通滤波器的单位冲击响应70KHZ滤波器的幅频特性用 SystemView 对二进制键控（2FSK ）进行性能估计一、实验目的：（1）了解 2FSK系统电路组成、工作原理和特点；（2）学会分析2FSK系统的抗噪声性能；（3）掌握使用SystemView 软件对 2F
20、SK系统进行性能估计的方法。二、实验内容：以 2FSK作为系统输入信号，码速率Rb 20kbit/s。（1）采用相干解调法实现2FSK的解调，分别观察系统各点波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。三、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：测试误码率的电路图如下所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 23 页 - - - - - - - - - 误码率测试图符参数设置表编号库/ 名称参 数43 Sink Definition：Conditional Stop
21、Threshold=50v 44 Sink Definition：Final Value 40 、41 Operator ：Resample Sample Rate=1000000hz 42 Communication ： BER Counter No。trials=20bit， Threshold=0.5v， Offset=0s 39 Operator ：Delay Delay=50e-6s 调制信号为PN序列，码速率为20kbit/s；时间延迟为50e-6s ；全局变量设置为图符Gain ，F（Gi，Vi） =-2*cl ；设置高斯噪声的标准差为70.7106789v ；系统定时：起始时间
22、0 秒，终止时间1e-3 秒，采样点数1001，采样速率1e+6Hz，循环次数为20 次。测试数据如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 23 页 - - - - - - - - - 误码率曲线如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 23 页 - - - - - - - - - 心得体会：通过本次试验 , 掌握了 2FSK键控调制数字频带传输系统的组成、工作原理及其抗噪声性能, 掌握了非相干解调的组成及原理；掌握了通信系统的设计方法与参数选择原则；并通过使用SystemView 软件仿真通信系统 , 进一步理解了 2FSK键控调制与非相干解调的原理 , 学会了眼图、瀑布图及功率谱的识别方法,而且学会了 SystemView软件的使用方法及参数设置. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 23 页 - - - - - - - - -