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SystemView系统课程设计

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目录

1 SystemView简单介绍及其操作简介 (1)

1.1 SystemView的基本特点 (1)

1.2 SystemView系统视图 (1)

1.2.1 主菜单功能图 (1)

1.2.2 快捷功能按钮 (4)

1.2.3 图符库选择按钮 (4)

2抽样定理的仿真电路的设计与分析 (5)

2.1 抽样定理的实验目的 (5)

2.2 抽样定理的实验内容 (5)

2.3 低通信号采样与恢复原理图 (5)

2.4 SystemView仿真系统原理图 (5)

2.5实验步骤 (6)

2.6 实验结果 (6)

3 数字基带信号传输 (9)

3.1数字基带信号传输的实验目的 (9)

3.2数字基带信号传输的实验内容 (9)

3.3 基带信号传输系统模型 (9)

3.4 数字基带信号传播 (10)

3.5 实验步骤 (10)

3.6试验结果 (10)

3.7 实验总结 (11)

参考文献 (12)

4. 心得体会 (13)

1 SystemView简单介绍及其操作简介

1.1 SystemView的基本特点

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的库资源十分丰富,主要包括:含若干图符库的主库(Main Library)、通信库(Communications Library)、信号处理库(DSP Library)、逻辑库(Logic Library)、射频/模拟库(RF Analog Library)和用户代码库(User Code Library)。

1.2 SystemView系统视图

1.2.1 主菜单功能图

进入SystemView后,屏幕上首先出现该工具的系统视窗,如图1-2-1所示。

图1-2-1 系统视窗

系统视窗最上边一行为主菜单栏,包括:文件(File)、编辑(Edit)、参数优选(Preferences)、视窗观察(View)、便笺(NotePads)、连接(Connetions)、编译器(Compiler)、系统(System)、图符块(Tokens)、工具(Tools)和帮助(Help)共11项功能菜单。与最初的SystemView1.8相比,

SystemView3.0的操作界面和对话框布局有所改变。

执行菜单命令操作较简单,例如,用户需要清除系统时,可单击“File”菜单,出现一个下拉菜单,单击其中的“Newsystem”工具条即可。为说明问题简单起见,将上述操作命令记作:File>>Newsystem,以下类同。

各菜单下的工具条及其功能如下表所示:

表1-2-1 SystemView3.0各菜单下的工具条及其功能

Token>>Assign Custom Token Picture 为用户图符赋图形

Token>>Use Default Token Picture 使用缺省设置图符块

Token>> Select New Variable Token 选择新变量图符块

Token>>Edit Token Parameter Variations 编辑图符块参数变量

Token>>Disable All Parameter Variations 取消所有参数变量

Token>>Gloable Parameter Links 全局参数连接

Tools菜单

Tools>>Auto Program Generation(APG) 自动程序产生

Tools>>User Code 用户代码

Tools>>Xillinx FPGA Xillinx型FPGA

Tools>>Matlab Matlab数学工具

1.2.2 快捷功能按钮

在主菜单栏下,SystemView为用户提供了16个常用快捷功能按钮,按钮功能如下:

清除系统删图符块切断连线布放连线

复制图符便笺注释终止运行系统运行

系统定时分析窗口进亚系统建亚系统

根轨迹波特图重画图形图符翻转

1.2.3 图符库选择按钮

系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块(Token)是构造系统的基本单元模块,相当于系统组成框图中的一个子框图,用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志(图符块),图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是,按照需要调出相应的图符块,将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来,用户进行的系统输入完全是图形操作,不涉及语言编程问题,使用十分方便。进入系统后,在图符库选择区排列着8个图符选择按钮,即:

信源库亚器件库加法器输入/输出

操作库函数库乘法器信宿库

在上述8个按钮中,除双击“加法器”和“乘法器”图符按钮可直接使用外,双击其它按钮后会出现相应的对话框,应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上边的主库开关按钮main ,将出现选择库开关按钮Option下的用户库(User)、通信库(Comm)、DSP库(DSP)、逻辑库(Logic)、射频模拟库(RF/Analog)和数学库(Matlab)选择按钮,可分别双击选择调用。

2抽样定理的仿真电路的设计与分析

2.1 抽样定理的实验目的

对某一带宽的有限时间连续信号(模拟信号)进行抽样,且在抽样率达到一定数值时,根

据这些抽样值可以在接受准确的恢复原信号。

2.2 抽样定理的实验内容

本次实验采用模拟信号源为振幅为1V频率100Hz的正玄波,抽样脉冲为窄脉宽举矩形脉冲,脉宽为1微妙。抽样其采用乘法器代替。用于恢复信号的低通滤波器采用三阶巴特沃兹的低通滤波器。为观察信号抽样与恢复的条件和引起是真的原因,分别选取100Hz、200Hz、500Hz等几种不同的抽样频率。

2.3 低通信号采样与恢复原理图

2-1 信号的采样与恢复原理图

2.4 SystemView仿真系统原理图

2-4 信号的采样与恢复仿真原理图

2.5实验步骤

用Systemview软件,设置模拟信号源,将模拟信号源幅度设为1V,频率设为100HZ的正弦波,将抽样脉冲设为窄脉冲矩形脉冲,脉宽为1微秒。在设置一个乘法器代替抽样器。再设置一个恢复信号的低通滤波器,采用三阶巴特沃兹低通滤器.

2.6 实验结果

100Hz输入信号源波形

100Hz 恢复信号波形

100Hz抽样脉冲信号波形

100HZ抽样恢复后的波形

200HZ输入信号源波形

200HZ抽样脉冲波形

200HZ抽样后的信号波形

200HZ抽样恢复后的信号波形

500HZ输入信号源波形

500HZ抽样脉冲波形

500HZ抽样后的信号波形500HZ抽样恢复后的信号波形

2.7实验总结

若对某一带宽的有限时间连续信号(模拟信号)进行抽样,且在抽样率达到一定数值时,根据这些抽样值可以在接收端准确的恢复原信号。也就是说,要传输模拟信号不一定传输模拟信号本身,只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。

当采样频率小于奈奎斯特速率时,接受端恢复信号是真比较大,这是因为存在信号的混迭;当采样频率大于等于奈奎斯特速率时恢复信号与原信号基本一致。理论上,实际滤波器特性并不理想,通常抽样频率为2.5-5倍fh以避免失真。

3 数字基带信号传输

3.1数字基带信号传输的实验目的

1.掌握数字基带传输系统的仿真电路。

2.对基带传输系统进行分析,验证奈奎斯特准则。

3.画出基带传输系统中个信号波形。

3.2数字基带信号传输的实验内容

数字基带传输仿真电路中,用SystemView仿真电路来验证奈奎斯特第一准则。系统的采样速率为1KHz。该电路中信号源的幅度为1V,码速率为100bps的伪随机信号。用一个抽头数位259的FIR低通滤波器来近似模拟理想的传输信道,滤波器的截止频率设为50Hz,在60Hz处有-60dB的衰落。因此,信道的传输带宽可近似等价为50Hz,该频率正好是传输信号的奈奎斯特带宽。基带数据在输入信道以前,先通过一个升余弦滚降滤波器整型,以保证信号有较高的功率而无码间干扰。滚降系数设置为0.3,信道的噪声用高斯噪声表示。抽样器的抽样频率与数据信号率一致,设为100Hz。为了比较发送端和接收端的波形,在发送端接收器前和升余弦滚降滤波器后各加一个延迟图符。在发送端数字基带信号X(t)经发送滤波器输入到信道,发送滤波器的作用是限制发送频带,阻止不必要的频率成分干扰相邻。信道即对实验作了完整的补充。

3.3 基带信号传输系统模型

3-1基带传输系统模型

3.4 数字基带信号传播

3-4 波形无失真传输条件的仿真原理图

3.5 实验步骤

(1)实验前先关闭噪声信号.

(2)设置一个信号源,将信号源设为幅度为1V,码速率为100bps的伪随机信号。用

一个抽头数位259的FIR低通滤波器来近似模拟理想的传输信道,滤波器的截止频率设为50HZ,在60HZ处有—60db的衰落。

(3)将信道的传输带宽近似等价为50HZ,该频率正好是传输信号的奈奎斯特带宽。基

带数据再输入信道以前,先通过一个余弦滚降滤波器整型,以保证信号有较高的功率而无码间干扰。滚降系数设置为0.3,信道的噪声用高斯噪声表示。

(4)抽样器的抽样频率与数据信号的数据信号的数据频率一致,设为100HZ。为了比较发

送端和接收端的波形,在发送端接收前和升余弦滚降滤波器后加入一个延迟图符.

3.6试验结果

输入信号波形

抽样信号波形

抽样后波形

抽样恢复后信号波形

3.7 实验总结

传输基带信号受到约束的主要因素是系统的频率特性。当然可以有意的加宽传输频带使这种干扰减小到任意程度。然而这会导致不必要的浪费带宽。如果展宽的太多还会将过大的噪声引入系统。因此应该探索另外的代替途径,即通过设计信号波形,或采用合适的传输滤波器,以便在最小传输带宽的下大大减小或消除这种干扰。

奈奎斯特第一准则则给我们指明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。

参考文献

[1] 严晓华《现代通信技术基础》华大学出版社2010年9月第二版

[2] 罗伟雄,韩力,原东昌《通信原理与电路》北京理工大学出版社1999

[3] 李哲英《SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册》

内部资料1997

[4] 陈星,刘斌《SystemView通信原理实验指导》北京航空航天大学

电子工程系内部讲义1997

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