1緒論通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸，信息的傳輸離不開它的傳輸工具，通信系統(tǒng)應(yīng)運而生，我們此次課題的目的就是要對調(diào)制解調(diào)的通信系統(tǒng)進行仿真研究。有調(diào)制器，接收端要有解調(diào)器，這就用到了調(diào)制技術(shù)，調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，模擬調(diào)制。模擬調(diào)制常用的方法有AM調(diào)制、DSB調(diào)制、SSB調(diào)制；數(shù)字調(diào)制常用的方法有BFSK調(diào)制等。經(jīng)過調(diào)制不僅可以進行頻譜搬移，把調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?。調(diào)制方式往往決定著一個通信系統(tǒng)的性能。隨著通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜。因此，在通信系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)過程中，通信系統(tǒng)的軟件仿真已成為必不可少的一部分。目前，電子設(shè)計自動化EDAELECTRONICDESIGNAUTOMATIC已成為通信系統(tǒng)設(shè)計的主潮流。為了使復(fù)雜的設(shè)計過程更加便捷高效，使得分析與設(shè)計所需的時間和費用降低。美國ELANIX公司推出的基于PC機WINDOWS平臺的SYSTEMVIEW動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，是一個比較流行的，優(yōu)秀的仿真軟件。SYSTEMVIEW是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真、能滿足從信號處理、濾波器設(shè)計，到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SYSTEMVIEW借助大家熟悉的WINDOWS窗口環(huán)境，以模塊化和交互式的界面，為用戶提供一個嵌入式的分析引擎。SYSTEMVIEW仿真系統(tǒng)的主要特點有能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)；能快速方便地進行動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計與仿真；在本文中可以方便地加入SYSTEMVIEW的結(jié)果；完備的濾波和線性設(shè)計；先進的信號分析和數(shù)據(jù)處理；完善的自我診斷功能等。SYSTEMVIEW由兩個窗口組成，分別是系統(tǒng)設(shè)計窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計窗口，包括標題欄、菜單欄、工具條、滾動條、提示欄、圖符庫和設(shè)計工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計、搭建等基本操作，都是在設(shè)計窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標題欄、菜單欄、工具條、流動條、活動圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標信息和指示分析的進度；活動圖形窗口顯示輸出的各種圖形，如波形等。分析窗口是用戶觀察SYSTEMVIEW數(shù)據(jù)輸出的基本工具，在窗口界面中，有多種選項可以增強顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計算器，利用這個工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù)，并對其進行分析、處理、比較，或進一步的組合運算。例如信號的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。2軟件SYSTEMVIEW的介紹SYSTEMVIEW是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真、能滿足從信號處理、濾波器設(shè)計，到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SYSTEMVIEW借助大家熟悉的WINDOWS窗口環(huán)境，以模塊化和交互式的界面，為用戶提供一個嵌入式的分析引擎。SYSTEMVIEW由兩個窗口組成，分別是系統(tǒng)設(shè)計窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計窗口，包括標題欄、菜單欄、工具條、滾動條、提示欄、圖符庫和設(shè)計工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計、搭建等基本操作，都是在設(shè)計窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標題欄、菜單欄、工具條、流動條、活動圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標信息和指示分析的進度；活動圖形窗口顯示輸出的各種圖形，如波形等。分析窗口是用戶觀察SYSTEMVIEW數(shù)據(jù)輸出的基本工具，在窗口界面中，有多種選項可以增強顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計算器，利用這個工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù)，并對其進行分析、處理、比較，或進一步的組合運算。例如信號的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。使用SYSTEMVIEW,我們不用關(guān)心項目的設(shè)計思想和過程，而不用花費大量的時間去編程建立系統(tǒng)仿真模型。我們只用鼠標點擊器圖標即可完成系統(tǒng)的建模、設(shè)計和測試，而不用學(xué)習復(fù)雜的計算機程序編制，也不必擔心程序中是否存在編程錯誤。SYSTEMVIEW仿真系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點1能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)。能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)造復(fù)雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量的可選擇的庫，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、DSP和射頻/模擬功能模塊。特別適合于無線電話、無繩電話、調(diào)制解調(diào)器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)等的設(shè)計；課進行各種系統(tǒng)是與/頻域分析和譜分析；對射頻/模擬電路進行理論分析和失真分析。2快速方便的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計與仿真。SYSTEMVIEW圖標庫包括幾百種信號源、接收端、操作符合功能塊，提供從DSP、通信、信號處理、自動控制、直到構(gòu)造通用數(shù)學(xué)模型等應(yīng)用。信號源和接收端圖標允許在SYSTEMVIEW內(nèi)部生成和分析信號，并提供可外部處理的各種文件格式和輸入/輸出數(shù)據(jù)接口。3在報告中方便地加入SYSTEMVIEW的結(jié)論。SYSTEMVIEW通過NOTES注釋很容易在屏幕上描述系統(tǒng)；生成的SYSTEMVIEW系統(tǒng)餓輸出的波形圖可以很方便地使用復(fù)制和粘貼命令插入微軟WORD等文字處理器。4提供基于組織結(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計。通過利用SYSTEMVIEW中的圖符和METASYSTEM子系統(tǒng)對象的無限制分層結(jié)構(gòu)功能，SYSTEMVIEW能很容易地建立復(fù)雜的系統(tǒng)。5多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng)。SYSTEMVIEW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痛IXNXITONGD而設(shè)計于仿真，有利于提供整個系統(tǒng)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(shè)計。SYSTEMVIEW包含一個功能強大的、很容易使用的圖形模板設(shè)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濾波類型和FFT類型，并提供易于用DSP實現(xiàn)濾波器或線性系統(tǒng)的參數(shù)。7先進的信號分析和數(shù)據(jù)塊處理。SYSTEMVIEW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歲仿真生成數(shù)據(jù)進行先進的塊處理操作的接受計算器。SYSTEMVIEW還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動、譜分析、標尺以及濾波等，全部都是通過敲擊鼠標器實現(xiàn)的。8課擴展性。SYSTEMVIEW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SYSTEMVIEW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。SYSTEMVIEW能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖符。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的?？傊琒YSTEMVIEW的設(shè)計者希望它成為一種強大有力的基于個人計算機的動態(tài)的通信系統(tǒng)仿真工具，以實現(xiàn)在不具備先進儀器的條件下同樣也能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真。TMTSMTCOS乘法器TH圖31線性調(diào)制系統(tǒng)的一般模型3模擬調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計與分析模擬調(diào)制系統(tǒng)可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制，本課程設(shè)計只研究線性調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。線性調(diào)制系統(tǒng)中，常用的方法有AM調(diào)制，DSB調(diào)制，SSB調(diào)制。線性調(diào)制的一般原理載波COS0TATS調(diào)制信號S0TCM式中基帶信號。T線性調(diào)制器的一般模型如圖31在該模型中，適當選擇帶通濾波器的沖擊響應(yīng)，便可以得到各種線性調(diào)制TH信號。線性解調(diào)器的一般模型如圖32圖32線性解調(diào)系統(tǒng)的一般模型其中已調(diào)信號，信道加性高斯白噪聲TSMTN31AM調(diào)制311AM調(diào)制解調(diào)原理TMTSMTN解調(diào)器帶通濾波器加法器標準調(diào)幅就是常規(guī)雙邊帶調(diào)制，簡稱調(diào)幅AM。假設(shè)調(diào)制信號的平均值TM為0，將其疊加一個直流分量后載波相乘圖33，即可形成調(diào)幅信號。其時域0A表達式為00COSCSCOSAMSMTTATT式中為外加的直流分量；可以是確知信號，也可以是隨機信號。0設(shè)計的AM調(diào)制模型如圖33TMTSAM0ATCOS圖33AM調(diào)制模型本電路采用了相干解調(diào)的方法進行解調(diào)，其組成方框圖如圖34乘法器低通濾波器TSMTMTS圖34相干解調(diào)法組成框圖312AM調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上原理用SYSTEMVIEW仿真出來的電路圖如圖35加法器乘法器具體參數(shù)調(diào)制信號幅值1V調(diào)制信號頻率10載波頻率450在此設(shè)計的通信系統(tǒng)中，信道內(nèi)無高斯白噪聲。313AM調(diào)制解調(diào)仿真仿真波形仿真后的波形如圖36圖36AM調(diào)制系統(tǒng)仿真波形圖35AM調(diào)制系統(tǒng)的仿真圖其中基帶信號頻譜、已調(diào)信號頻譜及解調(diào)后信號頻譜如下圖37所示圖37頻譜比較圖314AM調(diào)制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析AM調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖36可以看出，在波形上，已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化；由圖37可以看出，在頻譜結(jié)構(gòu)上，它完全是基帶信號頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡單搬移。用相干解調(diào)法解調(diào)出來的信號與基帶信號基本一致，實現(xiàn)了無失真?zhèn)鬏敗?2DSB調(diào)制321DSB調(diào)制解調(diào)原理在圖33中如果輸入的基帶信號沒有直流分量，且是理想帶通濾波器，則TH得到的輸出信號便是無載波分量的雙邊帶信號，或稱雙邊帶抑制載波DSBSC信號，簡稱DSB信號，其時域表示式為0COSTATSM設(shè)計的DSB調(diào)制及解調(diào)模型如圖38TMTSDBTSDBTM0NITCOSTNTCOS圖38DSB調(diào)制與解調(diào)模型322DSB調(diào)制解調(diào)仿真電路乘法器信道BPF乘法器低通濾波器根據(jù)以上原理用SYSTEMVIEW仿真出來的電路圖如圖39圖39DSB調(diào)制系統(tǒng)的仿真圖具體參數(shù)為基帶信號幅值1V，基帶信號頻率300，載波頻率1000。在此設(shè)計的通信系統(tǒng)中，信道內(nèi)加入的是高斯白噪聲，幅值為1V。323DSB調(diào)制解調(diào)仿真波形仿真后的波形如圖310圖310DSB調(diào)制仿真后波形其中基帶信號頻譜、已調(diào)信號頻譜及解調(diào)后信號頻譜圖如下311所示圖311DSB調(diào)制過程中的各信號的頻譜比較圖324DSB調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果分析DSB調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖310可以看出，在波形上，已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化；由圖311可以看出，在頻譜結(jié)構(gòu)上，它完全是基帶信號頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡單搬移。且由頻普圖可看出沒有載波分量，從而實現(xiàn)發(fā)送功率的提高。用相干解調(diào)法解調(diào)出的信號與基帶信號基本一致，只是在時域上有一定的延時，但也實現(xiàn)了無失真?zhèn)鬏敗?3SSB調(diào)制雙邊帶已調(diào)信號包含有兩個邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個邊帶包含的信息相同，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，傳輸一個邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個邊帶的調(diào)制方式。331SSB調(diào)制解調(diào)原理利用圖38所示的調(diào)制器一般模型，同樣可以產(chǎn)生單邊帶信號。若加高通濾波器，能產(chǎn)生上邊帶信號；若加低通濾波器，則產(chǎn)生下邊帶信號。下邊帶時域表達式為TTMTTTSCCMSIN50OS50上邊帶SSB信號時域表達式為TTTTTCCI332SSB調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上原理用SYSTEMVIEW仿真出來的電路圖如圖312圖312SSB調(diào)制系統(tǒng)仿真圖333SSB調(diào)制解調(diào)仿真波形利用高通濾波器對DSB信號進行濾波得到上邊帶，如仿真圖313所示的時域波形及頻譜波形圖313ASSB調(diào)制系統(tǒng)上邊帶時域仿真波形圖313BSSB調(diào)制系統(tǒng)上邊帶頻域仿真波形利用低通濾波器對DSB信號進行濾波得到下邊帶，如仿真圖314所示的時域波形及頻譜波形圖314ASSB調(diào)制系統(tǒng)下邊帶時域仿真波形圖314SSB調(diào)制系統(tǒng)下邊帶頻域仿真波形334SSB調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果分析SSB線性調(diào)制的一種，由圖313及314可以看出，在波形上，已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，功率譜密度主要集中在50,與理論相符解調(diào)信號與原信號基本相同,實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敗?4三種幅度調(diào)制系統(tǒng)的比較假設(shè)所有系統(tǒng)在接收機輸入端具有相等的輸入信號功率，且加性噪聲都TSI是均值為0、雙邊功率譜密度為的高斯白噪聲，基帶信號的帶寬均為。2/0NMMF假設(shè)為正弦波信號。TM1抗噪聲性能由以上各調(diào)制波形及解調(diào)波形可以看出，DSB調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能最好。最差的是AM調(diào)制系統(tǒng)。2頻帶利用率SSB的帶寬最窄，和基帶信號的帶寬一致，即其頻帶利用率最高，而AM和DSB調(diào)制系統(tǒng)的帶寬都是基帶信號帶寬的2倍。3特點與應(yīng)用AM調(diào)制的優(yōu)點是設(shè)備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。AM制式主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。DSB調(diào)制的優(yōu)點是功率利用率高，且?guī)捙cAM相同，但接受要求同步解調(diào)，設(shè)備較復(fù)雜。應(yīng)用較少，一般只用于點對點的專用通信。SSB調(diào)制的優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力優(yōu)于AM，而帶寬只有AM的一半；缺點是發(fā)送和接受設(shè)備都很復(fù)雜。鑒于這些特點，SSB長用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。35AM超外差收音機的設(shè)計351超外差接收機的工作原理超外差接收技術(shù)廣泛用于無線通信系統(tǒng)中。圖315所示的是一個基本的超外差收音機的原理框圖。下面以最常見的AM超外差收音機為例說明。圖315超外差收音機原理框圖通常的AM中波廣播收音機覆蓋的頻率范圍為5401700KHZ，中頻IF頻率為455KHZ。商業(yè)廣播發(fā)射采用常規(guī)調(diào)幅，調(diào)制度為1，且發(fā)射功率大，因此收音機為節(jié)省成本、減小體積，一般解調(diào)器采用最佳簡單的二極管包絡(luò)檢波。本地振蕩的典型設(shè)置都高于所希望的RF信號，即所謂的高邊調(diào)諧。輸入濾波器用于擬止所不希望的信號和噪聲，更重要的是去除與期望頻率解調(diào)中頻有關(guān)的鏡像頻率2IFF信號。實際電路使用陶瓷濾波器能得到很好的性能，增加一級增益后再檢波。IFF352超外差收音機的SYSTEMVIEW仿真一個基本的AM收音機的系統(tǒng)仿真框圖如圖316所示。本例主要說明超外差A(yù)M收音機的工作原理及信號解調(diào)過程。為節(jié)省仿真時間，沒有按實際的5401700KHZ的頻率覆蓋范圍和455KHZ中頻頻率設(shè)計，而采用了20KHZ作為IF。另外設(shè)了30KHZ，40KHZ，50KHZ三個載波頻率的發(fā)射信號（模擬三個電臺），模擬調(diào)制信號的帶寬為5KHZ以下。并設(shè)希望接受的頻率為第二個電臺的頻率40KHZ，收音機使用高邊調(diào)諧，則本振應(yīng)為402060KHZ，且存在一個鏡像干擾頻率為4022080KHZ。圖316AM超外差收音機仿真模型其仿真波形圖如圖所示圖317超外差收音機仿真波形353收音機仿真參數(shù)的分析收音機仿真參數(shù)的測量，可以通過SYSTEMVIEW測量經(jīng)過IF濾波器后輸出的希望信號與非希望信號的功率比來求得。但該測量必須通過兩次特殊的仿真才能進行。首先先關(guān)閉所有干擾濾波，即把30和50KHZ的信號源幅度設(shè)置為零，使用分析窗口的窗口統(tǒng)計功能求IF的輸率。4數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計與分析數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸。然而，實際中的大多數(shù)信道因具有帶通特性而不能直接傳送基帶信號，這是因為數(shù)字基帶信號往往具有豐富的低頻分量。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法1利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當做模擬信號的特殊情況處理；2利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法。對載波的幅度進行鍵控得到振幅鍵控信號；對載波的頻率進行鍵控得到頻移鍵控信號；對載波的相位進行鍵控得到相移鍵控信號。41抽樣定理的仿真與分析抽樣定理是模擬信號數(shù)字化的理論基礎(chǔ)，它告訴我們?nèi)绻麑δ骋粠挼挠邢迺r間連續(xù)信號（模擬信號）進行抽樣，且抽樣率達到一定數(shù)值時，根據(jù)這些抽樣值可以在接收端準確地恢復(fù)原信號，也就是說，要傳輸模擬信號不一定傳輸模擬信號本身，只需要傳輸按抽樣定理得到的抽樣值就可以了。根據(jù)要進行抽樣的信號形式的不同，抽樣定理可分為低通信號的抽樣定理和帶通信號的抽樣定理。本次課程設(shè)計主要介紹低通信號的抽樣定理。411低通信號的抽樣定理均勻抽樣定理指出對一個帶限在內(nèi)的時間連續(xù)信號，如果以H0F，TM的時間間隔對其進行等間隔抽樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。HF2/1TM即抽樣速率大于等于信號帶寬的兩倍就可保證不會產(chǎn)生信號的混迭。是抽HF2/1樣的最大間隔，也稱為奈奎斯特間隔。412信號的采樣與恢復(fù)仿真原理如圖41所示，是低通信號采樣與恢復(fù)的原理圖。413信號的采樣與恢復(fù)仿真電路根據(jù)圖41所示的原理圖，對應(yīng)的SYSTEMVIEW如圖42所示圖42驗證抽樣定理的仿真圖414信號的采樣與恢復(fù)仿真波形圖41信號的采樣與恢復(fù)原理圖信號源信號處理器抽樣定理低通濾波器恢復(fù)信號相乘器圖43原始信號與脈沖解調(diào)后的信號圖44原始信號、恢復(fù)信號與抽樣信號波形415信號的采樣與恢復(fù)仿真電路結(jié)果分析由實驗結(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57倍的以避免失真。HF42增量調(diào)制的設(shè)計與分析增量調(diào)制是可以看成PCM的一個特例，但是在PCM中，信號的代碼表示模擬信號的抽樣值，而且為了減小量化噪聲，一般需要較長的代碼和較復(fù)雜的編譯設(shè)備。而增量調(diào)制是將模擬信號變換成僅由一位二進制碼組成的數(shù)字調(diào)制序列，并且在接受端也只需要一個線性網(wǎng)絡(luò)，便可復(fù)制出原模擬信號。另方面，可以從DPCM系統(tǒng)的角度看待增量調(diào)制，即當DPCM系統(tǒng)的量化電平取為2和預(yù)測器時一個延遲為T的延遲時，該DPCM系統(tǒng)被稱為增量調(diào)制系統(tǒng)。421（M或DM）增量調(diào)制原理1M的譯碼問題接收端只要收到一個“1”碼就是輸出上升一個值，每收到一個“0“碼就下降一個值，連續(xù)收到“1”碼（或“0”碼）就是輸出一直上升或下降，這樣就可以近似的復(fù)制出階梯波形。這種功能的譯碼器可以由一個積分器來完成，積分器遇到一個“1”就上升一個E，并讓E等于，遇到“0”碼所示的E脈沖就下降一個E2M的編碼原理一個簡單的M編碼器由相減器，抽樣判決器，發(fā)端譯碼器及抽樣脈沖產(chǎn)生器組成。抽樣判決器將在抽樣脈沖到來時刻對輸入信號的變化做出判決，并輸出脈沖。這種編碼器的工作過程如下將模擬信號與發(fā)端譯碼器輸出階梯波形進TMTM行比較，即先進行相減，然后在抽樣脈沖作用下將相減結(jié)果進行抽樣判決。如果在給定時刻有IT則判決器輸出為“1”碼。0ITM如果則發(fā)“0”碼。IIT從上述討論可以看出，M信號是按臺階來量化的，因而同樣存在量化噪聲問題。M系統(tǒng)中的量化噪聲有兩種形式一種稱為過載量化噪聲，另一種為一般量化噪聲。設(shè)抽樣時間間隔，則一個臺階上最大斜率K為TSTFA它被稱為譯碼器最大跟蹤斜率，當譯碼器實際斜率超過這個最大跟蹤斜率時，則將造成過載噪聲。422增量調(diào)制仿真電路增量調(diào)制的仿真電路如圖45所示圖45增量調(diào)制電路圖增量調(diào)制電路波形圖46增量調(diào)制電路波形423增量調(diào)制結(jié)果分析由仿真結(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。43數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對象主要是二進制數(shù)字信息。它可能來自計算機，網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字代碼，也可能來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號。涉及數(shù)字傳輸系統(tǒng)的今本考慮是選擇一組有限的離散的波形來表示數(shù)字信息。這些離散的波形可以是未經(jīng)調(diào)制的不同電平信號，也可以是調(diào)制后的信號形式。由于未經(jīng)調(diào)制的的脈沖信號所占據(jù)的頻帶通常是從直流和低頻開始，因而稱為數(shù)字基帶信號。431數(shù)字基帶信號傳輸無失真的條件原始二進制數(shù)字基帶信號波形多數(shù)都是矩形波，在畫頻譜圖時通常只畫出其能量最集中的范圍，但這些基帶信號在頻域內(nèi)實際上是無窮延伸的，如果直接采用矩形脈沖的基帶信號作為傳輸碼型，由于實際信道的頻帶是有限的，則傳輸系統(tǒng)接收端所得的信號頻譜必定與發(fā)送端不同，這就會使接收端數(shù)字基帶信號的波形失真。大多數(shù)有線傳輸情況下，信號頻帶不是陡然截止的，而且基帶頻譜也是逐漸衰減的，采用一些相對較簡單的補償措施，則可以將失真控制在比較小的范圍內(nèi)。較小的波形失真對于二進制基帶信號影響不大，只是使其抗噪聲性能稍有下降，但對于多元信號，則可能造成嚴重的傳輸錯誤。為了研究波形傳輸是真的問題，我們首先來看一下基帶信號傳輸系統(tǒng)的典型模型，如圖所示圖47基帶傳輸系統(tǒng)模型在發(fā)送端，數(shù)字基帶信號X（T）是經(jīng)濾波器輸入到信道，發(fā)送濾波器的作用是限制發(fā)送頻帶，阻止不必要的頻率成分干擾信道。傳輸基帶信號收到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性。當然可以有意的加寬傳輸頻帶使這種干擾減小。但是這樣會導(dǎo)致不必要的頻帶浪費。如果展寬的太多還會將過大的噪聲引入系統(tǒng)。奈奎斯特第一準則給我們指明了消除這種碼間干擾的方法，并指出了信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系，即式中為傳碼率，單位為波特/秒。和分別為理想信道的低通截止頻率BRNFB和奈奎斯特帶寬。上式說明了理想信道的利用率為2BNR實際上，具有理想低通特性的信道是難以實現(xiàn)的，而實際應(yīng)用的是具有滾將特性的信道。其帶寬較奈奎斯特帶寬增加的程度（）可以表示為其中B表示滾降信道的帶寬。由于升余弦滾降濾波特性可使傳輸信號具有較大的功率，且收斂快而馬建干擾小，已得到廣泛應(yīng)用。432驗證乃奎斯特第一準則為了加深對數(shù)字信號基帶波形串擾以及升余弦滾降濾波特性的認識，可用如圖48所示的SYSTEMVIEW仿真電路來驗證乃奎斯特第一準則。系統(tǒng)采樣頻率為1KHZ。圖48數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真原理圖其仿真波形與頻譜分析如圖49所示圖49數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真波形與頻譜分析433數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的分析上述討論了無噪聲影響時能夠消除碼間干擾的基帶傳輸特性。若要獲得良好的基帶傳輸系統(tǒng)，則必須使碼間干擾和噪聲的綜合影響足夠小，使系統(tǒng)的總的誤碼率達到規(guī)定的要求。44二進制移頻鍵控BFSK采用鍵控法產(chǎn)生的二進制頻移鍵控信號，即利用矩形脈沖序列控制的開關(guān)電力對兩個不同的獨立頻率源進行選通。頻移鍵控FSK是用數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的頻率。因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以載波頻率的變化也是離散的。在實驗中，二進制基帶信號是用正負電平表示的，載波頻率隨著調(diào)制信號為1或1而變化，其中1對應(yīng)于載波頻率F1，1對應(yīng)于載波頻率F2二進制移頻鍵控信號的時域表達式為其中二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制頻移鍵控信號的原理圖如圖410所示212COSCOSFSKNNTGTTGTTEAWATT0,NPB發(fā)送概率為1發(fā)送概率為0,1NP發(fā)送概率為發(fā)送概率為410鍵控法產(chǎn)生BFSK信號二進制FSK信號解調(diào)方法常用非相干解調(diào)和相干解調(diào)法，這里的抽樣判決器是判斷哪一個輸入的樣值大，此時可以不專門設(shè)置門限電平。本題采用相干解調(diào)法，解調(diào)原理圖如圖411所示411相干解調(diào)法利用鍵控法和相干解調(diào)原理可以畫出系統(tǒng)仿真電路圖，如圖412所示412BFSK調(diào)制與解調(diào)的仿真原理圖其中二進制信號，幅度為2V，頻率為50HZ，載波是頻率分別為100HZ和300HZ的正弦波。仿真波形如圖413所示413BFSK的調(diào)制與解調(diào)仿真波形接收到的眼圖如圖414所示圖414接收到的眼圖最上面的是已調(diào)波，中間的圖為解調(diào)后的波形，其次為初始信號，最下面的是接收信號的眼圖。除了延時外，解調(diào)后的信號和原始信號幾乎一樣，該系統(tǒng)可行，并且抗噪聲和抗衰減性能都較好，適合于中低速數(shù)據(jù)傳輸。通常數(shù)據(jù)在低于1200BPS時使用BFSK方式傳輸，在衰落信道傳輸數(shù)據(jù)時，也被廣泛應(yīng)用。5結(jié)論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和2DPSK，而2ASK最不可??；如果