【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)。 5)多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng) System View 允許合并多種數(shù)據(jù)采樣率輸入的系統(tǒng)，以簡化 FIR 濾波器的執(zhí)行。這種特性尤其適合于同時具有低頻和高頻部分的仿真速度，而在局部又不會降低仿真的精度。同時還可以降低對計算機硬件配置的要 求。 6)完備的濾波器和線性系統(tǒng)設計 System View 包含一個功能強大的、很容易使用的圖形模板設計模擬和數(shù)字以及離散和連續(xù)時間系統(tǒng)的環(huán)境，還包含大量的 FIR/IIR濾波類型或線性系統(tǒng)的參數(shù)。 7)先進的信號分析和數(shù)據(jù)塊處理 System View 提供的分析窗口是一個能夠提供系統(tǒng)波形詳細檢查的交互式可視環(huán)境。分析窗口還提供一個能對仿真生成數(shù)據(jù)進行先進的塊處理操作的接受計算器 8)可擴展性 System View 允許用戶插入自己用 C/C++編寫的用戶代碼庫，插入的用戶庫自動集成到 System View中， 如同系統(tǒng)內(nèi)建的庫一樣使用。 9)完善的自我診斷功能 System View 能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯并通過指示出錯的圖符。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的 。 System View 是一個用于電路與通信系統(tǒng)設計、仿真的動態(tài)分析工具 ,它實現(xiàn)了功能的軟件化 ,避開了復雜的硬件搭建 ,在不具備先進儀器的條件下同樣也能完成復雜的通信系統(tǒng)設計與仿真 .本文利用 System View 軟件設計模擬調(diào)制和解調(diào)電路 ,通過分析其輸入輸出波形驗證所設計電路的正確性 。 5 二 、 模擬幅度調(diào)制系統(tǒng) 幅度調(diào)制基本概念 模擬幅度調(diào)制是指用模擬基帶信號去改變正弦型載波的幅度，使載波的幅度隨著基帶信號的變化而變化。根據(jù)頻譜特性的不同，通常把模擬幅度調(diào)制分為標準調(diào)幅（ AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（ SCDSB）、單邊帶調(diào)幅（ SSB）、和殘留邊帶調(diào)幅（ VSB） 4 種 .本章 將介紹常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（ AM），雙邊帶調(diào)幅（ DSB） ，單邊帶調(diào)幅（ SSB）。 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（ AM） AM 的調(diào)制與解調(diào)原理 1） 調(diào)制 原理 : 任意的 AM 已 調(diào) 信 號 可 以 表 示 為 Sam(t)=c(t)m(t) ，當m(t)=A0+f(t)。c(t)=cos(ω ct+θ 0)，且 A0不等于 0 時，稱為常規(guī)調(diào)幅，其時域表達式為：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ω ct+θ 0) 圖 21 常規(guī) AM 調(diào)制系統(tǒng)框圖 其中 A0 是外加的直流分量， f(t)是調(diào)制信號，它可以是確知信號，也可以是隨機信號。 ω c=2π fc為載波信號的角頻率， θ 0為載波信號的起始相位，為簡便起見，通常設為 0。常規(guī) AM 通?？梢杂?上圖所示的系統(tǒng)來實現(xiàn)。 2） 解調(diào)原理 : 采用同步檢波法 (相干解調(diào)法 )： AO A0cos(ω ct) Cos(ω ct) f(t) Sω ct am(t) = [A0+f(t) ]cos(ω ct) 6 同步檢波必須采用一個與發(fā)射端載波同頻同相（或固定相位差）的信號，成為同 步信號。 同步檢波可由乘法器和低通濾波器實現(xiàn)，其原理見圖 22 設輸入普通調(diào)幅信號 uAM(t)仍如式所示，乘法器另一輸入同步信號為 ur(t)=URMcosω ct 圖 22 同步檢波原理圖 其中 k2是乘法器增益。 可見，輸出信號中 含有直流，Ω ， 2ω c,2ω c177。ω幾個頻率分量。用低通濾波器取出直流和Ω分量，再去掉直流分量，就可恢復原調(diào)制信號。 如果同步信號與發(fā)射端載波同頻 不同相，有一相位差θ，即 ur=Urmcos(ω ct+θ )，則乘法器輸出中的 Ω分量為 21 K2UcmUrmMacosθ cosΩ t 若 θ是一常數(shù) ，即同步信號與發(fā)射端載波的相位差始終保持恒定，則解調(diào)出來的 Ω分量仍與原調(diào)制信號成正比，只不過振幅有所減小。當然 θ≠ 90176。，否則 cosθ =0, Ω分量也就為零了。若 θ是隨時間變化的，即同步信號與發(fā)射端載波之間的相位不穩(wěn)定，則解調(diào)出來的 Ω分量就不能正確反映調(diào)制信號了。 7 仿真模型及結(jié)果波形圖 1) 根據(jù) AM 調(diào)制與解調(diào)原理，用 System View 軟件建立一個仿真電路，如下圖所示： 圖 23 AM 調(diào)幅的 System View 仿真圖 2)參數(shù)設置： ① 載波頻率設置為 100Hz，調(diào)制信號為 18Hz； ② 增益參數(shù)為 2； ③ 低通濾波器： Design: Analog。 Lowpass, Butterworth Low Cuttoff=20Hz。 Poles=3 Filter input sample rate:1e+3 8 3)波形 說明及分析 ： 圖 24 AM 調(diào)幅各信號波形總圖 圖 25載波波形 圖 9 圖 26 調(diào)制波形 圖 圖 27 已調(diào)波形 圖 圖 28 解調(diào)波形 圖 綜上所述，可以看出，采用常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制傳輸信息的好處是解調(diào)電路簡單，可采用包絡檢波法。缺點是調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了大 10 部分功率，白白浪費掉。如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（ SCDSB）。 雙邊帶調(diào)幅（ DSB） DSB 的調(diào)制與解調(diào)原理 1)調(diào)制原理： 在標準調(diào)幅時，由于已調(diào)波中含有不攜帶信息的載波分量，故調(diào)制效率較低。為了提高調(diào)制效率，在標準調(diào)幅的基礎上抑制掉載波分 量，使總功率全部包含在雙邊帶中。這種調(diào)制方式稱為抑制載波雙邊帶調(diào)制，簡稱雙邊帶 調(diào) 制 (DSB)。 雙邊帶調(diào)制信號的時域表達式： SDSB(t)=f(t)cosω ct 雙邊帶調(diào)制信號的頻域表達式： SDSB(ω )=[F(ω +ω c)+F(ω － ω c)]/2 DSB 信號的實現(xiàn)： 圖 29 DSB信號實現(xiàn)原理圖 實 現(xiàn)雙邊帶調(diào)制就是完成調(diào)制信號與載波信號的相乘運算。原則上，可以選用很多種非線性器件或時變參量電路來實現(xiàn)乘法器的功能，如平衡調(diào)制器或環(huán)形調(diào)制器。通常采用的平衡調(diào)制器的電路簡單、平衡性好，并可將載波分量抑制到30~40dB。雙邊帶調(diào)制節(jié)省了載波功率，提高了調(diào)制效率，但已調(diào)信號的帶寬仍與調(diào)幅信號一樣，是基帶信號帶寬的兩倍。 2)解調(diào)原理： DSB 信號只能采用相干解調(diào)。其模型與 AM相干解調(diào)原理相同。 此時，乘法器輸出 : 經(jīng)過低通濾波器濾除高次項，得： c o s ? c tf ( t )s DSB ( t ) 11 即無失真地恢復出原始電信號。 仿真模型及結(jié)果波形圖 1) 根據(jù) DSB 調(diào)制與解調(diào)原理，用 System View 軟件建立一個仿真電路，如下圖所示 : 圖 210 DSB 調(diào)幅的 System View 仿真圖 2)參數(shù)設置： ① 載波頻率為 100HZ； ② 調(diào)制 信號頻率為 10HZ； ③ 低通濾波器的截止頻率為 30HZ,如下圖示： 12 圖 211 低通濾波器 參數(shù)設置 圖 3)波形說明 :各波形的名稱如波形圖示 （載波，調(diào)制波，已調(diào)波，解調(diào)波 ） 。 圖 212 DSB 調(diào)幅各信號波形總圖 13 綜上所述，可以看出， 抑制載波的雙邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；調(diào)制電路簡單，僅用一個乘法器就可實現(xiàn)。缺點是占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號的 2 倍。 單邊帶調(diào)幅（ SSB） SSB 的調(diào)制與解調(diào)原理 1) 用相移法實現(xiàn) SSB 信號的產(chǎn)生 : SSB信號的時域表達式為： twtwAtwtAts cmmcmms s B s ins in21c o sc o s21)( ??` 式中， “ － ” 對應上邊帶信號， “+” 對應下邊帶信號； 表示把 的所有頻率成分均相移 ，稱 是 的 希爾波特變換。 根據(jù)上式可得到用 相移法行成 SSB信號的模型： 圖 213 SSB 信號調(diào)制原理框圖 相移法形成 SSB 信號的困難在于寬帶相移網(wǎng)絡的制作，該網(wǎng)絡要對調(diào)制信號的所有頻率分量嚴格相移 ，這一點即使近似達到也是困難的。 14 2)解調(diào)原理： 從 SSB 信號調(diào)制原理圖中不難看出， SSB 信號的包絡不再與調(diào)制信號 成正比，因此 SSB 信號的解調(diào) 采用相干解調(diào)。如下圖： 圖 214 相干解調(diào)原理圖 此時，乘法器輸出 經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為 因而可得到無失真的調(diào)制信號。 仿真模型及結(jié)果波形圖 1