信息系统仿真课程设计报告

《信息系统仿真课程设计》

课程设计报告

系 别： 信息科学与技术系

专业班级： 通信工程08××

学生姓名： × ×

指导教师： 吴 莉

（课程设计时间：2011年1月4日——2011年1月14日）

华中科技大学××××

原创

目 录

1 目的 (3)

2 题目与要求 (3)

2.1 低通抽样定理 (3)

2.2抽样量化编码 (4)

2.3自编程序实现动态卷积 (4)

2.4用双线性变换法设计IIR 数字滤波器 (5)

3 设计内容 (5)

3.1低通抽样定理 (5)

3.2抽样量化编码 (11)

3.3自编程序实现动态卷积..............................................................................19 3.4用双线性变换法设计IIR 数字滤波器. (22)

4 总结 (25)

参考文献 (26)

原创

1 目的

随着数字通信技术的发展，特别是与计算机技术的相互融合，通信系统和信号处理变得越来越复杂。同时，各种新技术、新器件不断涌现，如廉价高速的数字信号处理芯片（DSP ）、超大规模可编程逻辑器件、集成光学器件以及微波单片集成电路和光纤技术的广泛应用，对通信系统的体系结构、信号编码解码、调制解调、信号检测和处理方式都产生了重大的影响。而硬件系统的高度集成化和信号处理的软件化迫使工程设计人员投入更多的时间和精力进行系统性能的分析和评估，并对系统设计问题进行研究。强大的计算机辅助分析与设计工具和系统仿真方法，作为将新技术理论成果转换为实际产品的高效且低成本途径越来越受到业界的青睐。

MA TLAB 是当今最优秀的科技应用软件之一，它以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境，特别是所附带的30多种面向不同领域

的工具箱支持，使它在许多科学领域计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。Simulink 是MA TLAB 其中的一个工具包，其采用基于时间流的链路级仿真方法，将仿真系统建模与工程中通用的方框图设计方法统一起来，可以更加方便地对系统进行可视化建模，并且仿真结果可以近乎实时地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使系统设计、仿真和模型检验工作大为简便。

通过本次课程设计，加深理解和巩固通信原理、数字信号处理课上所学的有关基本概念、基本理论和基本方法，并能锻炼分析问题和解决问题的能力；同时培养良好的独立工作习惯和科学素质，为今后参加科学工作打下良好的基础。 2 题目与要求

2.1 低通抽样定理

输入信号为频率为10Hz 的正弦波，观察对于同一输入信号在不同的抽样频率时，恢复信号的不同波形形态。

原创

(1) 当抽样频率大于信号频率的两倍，（eg:30Hz ）

① 建立模型；

② 对每个模块进行参数设置；

③ 进行Simulink 仿真。

(2) 改变抽样频率为信号频率的两倍（eg:20Hz ）

(3) 改变抽样频率小于信号频率的两倍（eg:5Hz ）

(4) 对上述结果进行分析，得出抽样定理的结论。

2.2抽样量化编码

（1） 用一个正弦信号通过一个抽样量化编码器后按照A 律13折线产生量化输出信号，从示波器（Scope ）上可以观察到产生的量化误差。

正弦信号为幅度为1，频率为1Hz 的连续时间信号。

① 建立模型；

② 对每个模块进行参数设置；

③ 进行Simulink 仿真；

④ 观察示波器的结果，得出结论。

（2） 设计一个13折线近似的PCM 编码器，使它能够对取值在[-1，1]内的归一化信号样值进行编码。（eg ：当输入为843 ，输出编码应为11101010）

① 建立模型；

② 对每个模块进行参数设置；

③ 进行Simulink 仿真并调试；

④ 观察仿真结果，是否符合设计要求。

2.3自编程序实现动态卷积

（1）掌握离散卷积过程：序列倒置→移位→相乘→求和；

（2）自编程序实现两个序列的动态卷积。

题目：动态演示序列f1=u(n)(0

（3）对仿真结果进行分析，是否符合卷积定理。

原创

2.4用双线性变换法设计IIR数字滤波器

题目：采用双线性变换法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，要求：wp＝0.25 ，Rp＝1 dB；ws＝0.4 ，As＝15 dB，滤波器采样频率Fs＝100 Hz。

用MA TLAB进行仿真编程，得出仿真结果，并对结果波形进行分析，是否满足题目的滤波器设计要求。

3 设计内容

3.1低通抽样定理

（1）建立模型

创

原

图1-1 低通抽样定理仿真模型

（2）各模块参数设置

图 1-2 正弦波模块设置（幅度1V ，频率10Hz ）

图 1-3 抽样脉冲模块设置（幅度1V 频率30Hz 占空比10%）

原

创

图 1-4 乘法器模块设置（2输入）

图 1-5 模拟滤波器模块设置（8阶低通巴特沃思滤波器，截至频率10Hz ）

图 1-6 增益模块设置（10倍）

原

创

图 1-7 示波器模块设置（观察时间1s ）

图 1-8 仿真器设置（4-5阶尤格库塔求解器，最大步长0.005s ） （3）当抽样频率大于信号频率的两倍（eg:30Hz ）

各示波器输出波形如图1-9所示，从上到下依次为从Scope1（待抽样正弦波）、Scope2（抽样脉冲）、Scope3（采样输出）、Scope4（采样恢复信号）截取合并的波形；横轴表示时间，单位为秒；纵轴表示幅度，单位为福特，下同。Scope 模块输出的波形经过图像处理改变颜色以便于展示，但没有改变波形形状及相对关系。

原创