System View 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1.1

2) 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1.2

2) 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1.3

3)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.