[信息與通信]systemiew通信系統(tǒng)仿真am、dsbssb調(diào)制解調(diào)數(shù)字調(diào)制方式仿真2ask、2fsk、2psk調(diào)制解調(diào)抽樣定理、增量調(diào)制-資料下載頁
2025-08-17 00:31本頁面
【正文】 低通信號采樣與恢復(fù)的原理圖如圖51所示：圖51 低通信號采樣與恢復(fù)原理圖 信號的采樣與恢復(fù)仿真及分析根據(jù)抽樣原理，用通過SystemView 設(shè)計出的仿真圖如圖52所示：圖52 信號抽樣與恢復(fù)仿真圖系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：基帶信號頻率為500Hz，電平為4V，脈沖信號頻率為4000Hz， 電平為4V，兩個低通濾波器的頻率為3000Hz與500 Hz。系統(tǒng)運行后的時域波形如圖53與頻域波形如圖54所示：圖53 信號抽樣與恢復(fù)時域波形圖圖54 信號抽樣與恢復(fù)頻譜圖由實驗結(jié)果可以觀察到，當采樣頻率小于奈奎斯特頻率時，在接收端恢復(fù)的信號失真比較大，這是因為產(chǎn)生了信號混迭；當采樣頻率大于或等于奈奎斯特頻率時，恢復(fù)信號與原信號基本一致。理論上，理想的抽樣頻率為2倍的奈奎斯特帶寬，但實際工程應(yīng)用中，帶限信號絕不會嚴格限帶，且實際濾波器特性并不理想，通常抽樣頻率為5～7倍的以避免失真。6 增量調(diào)制與解調(diào)增量調(diào)制是一種特殊的脈碼調(diào)制，增量調(diào)制簡稱ΔM或增量脈碼調(diào)制方式（DM）,是一種把信號上一采樣的樣值作為預(yù)測值的單純預(yù)測編碼方式。它不是對信號本身進行采樣、量化和編碼，而是對信號相隔一定重復(fù)周期的瞬時值的增量進行采樣、量化和編碼?，F(xiàn)在已有多種增量調(diào)制方法，其中最簡單的一種，是在每一采樣瞬間當增量值超過某一規(guī)定值時發(fā)正脈沖，小于規(guī)定值時發(fā)負脈沖。這樣每個碼組只有一個脈沖，故為二進制一位編碼，每個碼組不是表示信號的幅度，而是表示幅度的增量。增量調(diào)制是預(yù)測編碼中最簡單的一種。它將信號瞬時值與前一個抽樣時刻的量化值之差進行量化，而且只對這個差值的符號進行編碼，而不對差值的大小編碼。因此量化只限于正和負兩個電平，只用一比特傳輸一個樣值。如果差值是正的，就發(fā)“1”碼，若差值為負就發(fā)“0”碼。因此數(shù)碼“1”和“0”只是表示信號相對于前一時刻的增減，不代表信號的絕對值。同樣，在接收端，每收到一個“1”碼，譯碼器的輸出相對于前一個時刻的值上升一個量階。每收到一個“0”碼就下降一個量階。當收到連“1”碼時，表示信號連續(xù)增長，當收到連“0”碼時，表示信號連續(xù)下降。譯碼器的輸出再經(jīng)過低通濾波器濾去高頻量化噪聲，從而恢復(fù)原信號，只要抽樣頻率足夠高，量化階距大小適當，收端恢復(fù)的信號與原信號非常接近，量化噪聲可以很小。當信號 頻率過高，或者說信號斜率陡變時，會出現(xiàn)本地譯碼器信號跟不上信號變化的現(xiàn)象，稱為“過載”。在給定量化間隔（也稱量階）σ的情況下，能跟蹤最大斜率為：設(shè)輸入信號為了不發(fā)生過載臨界的過載振幅增量調(diào)制原理模型如圖61所示：圖61 增量調(diào)制原理框圖 增量調(diào)制仿真設(shè)計及分析根據(jù)增量調(diào)制原理，可通過SystemView 設(shè)計出的仿真圖如圖62所示：圖62 增量調(diào)制仿真圖系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：基帶信號頻率為500Hz，電平為4V。系統(tǒng)運行后的時域波形如圖416及頻域波形如圖417所示：圖416 增量調(diào)制時域波形圖圖417 增量調(diào)制頻譜圖由仿真結(jié)果，我們可以得出，增量調(diào)制要求的抽樣頻率達到幾十kb/s以上，且在接收端階梯電壓如果通過一個理想的低通濾波器平滑后，就可以得到十分接近編碼器原輸入的模擬信號。但它的缺點是當增量調(diào)制器的輸入信號斜率超過階梯波的最大可能斜率值時，將發(fā)生過載量化噪聲。所以，為了避免發(fā)生過載量化噪聲，必須使量化臺階和抽樣頻率的乘積足夠大，使信號的斜率不會超過這個值。7 結(jié)論通過一周的課設(shè)，我學到了很多知識。首先，AM調(diào)制、DSB調(diào)制、SSB調(diào)制是常用的模擬調(diào)制方式，從傳輸帶寬的角度講，AM調(diào)制和DSB調(diào)制是信號帶寬的2倍，而SSB調(diào)制僅是AM調(diào)制和DSB調(diào)制系統(tǒng)帶寬的一半，有效地節(jié)省了帶寬；從信噪比改善的角度講，DSB調(diào)制系統(tǒng)優(yōu)于SSB調(diào)制系統(tǒng)優(yōu)于AM調(diào)制系統(tǒng)；從設(shè)備復(fù)雜性的角度講，AM調(diào)制系統(tǒng)最復(fù)雜，SSB調(diào)制系統(tǒng)最簡單。對調(diào)制和調(diào)制方式的選擇要作全面考慮，如果抗噪聲性能是最主要的，則應(yīng)考慮相干2PSK，而2ASK最不可??；如果要求較高的頻帶利用率，則應(yīng)選擇相干2PSK、2ASK，而2FSK最不可取；如果要求較高的功率利用率，則應(yīng)選擇相干2PSK，2ASK最不可??；若傳輸信道是隨參信道，則2FSK具有更好的適應(yīng)能力。 通過結(jié)合課本上的原理，利用仿真軟件，使得結(jié)論都一一從SystemView仿真出來的相應(yīng)通信系統(tǒng)中得到印證。例如利用SystemView仿真連續(xù)信號的采樣與恢復(fù)系統(tǒng)，使得抽象的抽樣定理變得直觀具體，更加便于我們理解模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號及其恢復(fù)的過程。通過改變抽樣頻率，可以驗證不產(chǎn)生信號混迭的條件，即抽樣頻率虛大于或等于2倍的。同樣的，利用SystemView仿真增量調(diào)制解調(diào)電路，也驗證了相關(guān)結(jié)論。特別是在設(shè)計電路時遇到的困難很多，經(jīng)過多方面的查找資料，更離不開老師的幫助才完成。參考文獻[1] 樊昌信. 通信原理[M]. 國防工業(yè)出版社,2001 [2] 周炯槃. 通信原理(合訂本)[M]. 北京郵電大學出版社,2005[3] 衛(wèi)兵. SystemView 動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計[M]. 安電子科技大學出版社, 2001[4] 青松. 數(shù)字通信系統(tǒng)的SystemView仿真與分析[M]. 北京航空航天大學出版社,2001[5] 李東生. SystemView系統(tǒng)設(shè)計及仿真入門與應(yīng)用[M]. 電子工業(yè)出版社,2004 32
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