1、System View仿真软件简介及实例1目 录第一部分 SYSTEMVIEW 简介 21.1 SystemView 的基本特点 .21.2 SystemView 各专业库简介 .21.3 System View 的基本操作 5第二部分 通信原理实验 .72 1 标准调幅 .72 2 双边带调制 (DSB).102 3 单边带调制 (SSB)122 4 窄带角度调制 (NBFM、 NBPM) 142 5 幅移键控 ASK172第一部分 SystemView 简介SystemView 是由美国 ELANIX 公司推出的基于 PC 的系统设计和仿真分析的软件工具，它为用户提供了一个完整的开发设计数
2、字信号处理（DSP）系统，通信系统，控制系统以及构造通用数字系统模型的可视化软件环境。1.1 SystemView 的基本特点1.动态系统设计与仿真(1) 多速率系统和并行系统 : SYSTEMVIEW 允许合并多种数据速率输入系统 ,简化FIR FILTER 的执行。(2) 设计的组织结构图 : 通过使用 METASYSTEM(子系统) 对象的无限制分层结构,SYSTEMVIEW 能很容易地建立复杂的系统。(3) SYSTEMVIEW 的功能块 : SYSTEMVIEW 的图标库包括几百种信号源,接收端,操作符和功能块，提供从 DSP,通讯信号处理,控制直到构造通用数学模型的应用使用。信号源
3、和接收端图标允许在 SYSTEMVIEW 内部生成和分析信号以及供外部处理的各种文件格式的输入/输出数据。(4) 广泛的滤波和线性系统设计: SYSTEMVIEW 的操作符库包含一个功能强大的很容易使用图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，还包含大量的 FIR/IIR 滤波类型和 FFT 类型。 2.信号分析和块处理SYSTEMVIEW 分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一个完成系统仿真生成数据的先进的块处理操作的接收端计算器。接收端计算器块处理功能:应用 DSP 窗口,余切,自动关联 ,平均值,复杂的 FFT,常量窗口,卷积,余弦,交叉关联,
4、习惯显示,十进制,微分,除窗口,眼模式,FUNCTION SCALE,柱状图,积分,对数基底 ,数量,相,MAX,MIN, 乘波形 ,乘窗口,非,覆盖图,覆盖统计,解相,谱,分布图,正弦,平滑,谱密度,平方,平方根,减窗口,和波形,和窗口,正切,层叠,窗口常数 。1.2 SystemView 各专业库简介SystemView 的环境包括一套可选的用于增加核心库功能以满足特殊应用的库，包括通信库、DSP 库、射频/模拟库和逻辑库，以及可通过用户代码库来加载的其3他一些扩展库。1.2.1 通信库:SytemView 的通信库包含设计和仿真一个完整的通讯系统必要的工具，包括代表各种模块功能的图标如纠
5、错编解码、基带脉冲成形、调制、信道模型、解调、数据恢复等。1.2.2 DSP 库:SystemView 的 DSP 库能够在待运行的 DSP 芯片模型基础上仿真 DSP 系统。这个库支持大多数 DSP 芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的图标代表真正的 DSP 算法操作符。还包括高级处理工具：混合的 Radix FFT、FIR 和 IIR 等。41.2.3 逻辑库:SystemView 逻辑库包括象与非门这样的通用器件的图标。这些图标包括：74 系列器件功能图标和用户自己定制的图标。1.2.4 射频/模拟库:SystemView 模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件。例如：混
6、合器、放大器和功率分配器。51.2.5 用户代码库:SystemView 的用户代码库允许用户自己使用 C 或 C语言编写特定的功能模块来插入提供的模板。这些模板支持大多数商用的 C 或 C编译器。1.3 System View 的基本操作SystemView 提供一种可视化、动态的系统模式。利用功能元件库中的 Token来代表某一种处理过程,在 SystemView 系统窗口中完成系统或子系统的设计。设计的过程便是在系统窗口中从不同的元件库中选择 Token，并在设计区域中连接、搭建基本系统，设置每一个 Token 的参数，控制系统的起始时间、中止时间、采样频率,最后从分析窗中分析结果, 从
7、而达到系统设计和分析的目的。一、SystemView 系统窗1. 第一行 :每一级菜单都包含下拉菜单,具体功能在状态栏中均有提示。2. 第二行 包括:清屏 删除元件 删除连线 连接 复制元件 加注释 中止执行 运行 系统定时 分析窗口 开子系统 新建子系统 根轨迹 波特图 重画 图标反转 6这些工具条执行的功能可分为以下三种:(1) 元件的选取和连线等(2) 系统的起始和时间控制等(3) 系统窗口和别的窗口的切换用工具条可对一组元件进行操作,其步骤如下:首先单击欲使用的工具条,再按住 Ctrl 键,用鼠标拖出包含一组元件的设计区,便可对一组元件进行块操作。3. 左侧竖栏为元件库。一进入 Sys
8、temView 后，显示库有 SourceToken, MetaSystemToken, AdderToken, MetaSystem I/O Token, Operator Token, MultiplierToken, Sink Token 。单击元件库上方的键 (Library Button) 可切换到剩余的元件库中。其分别有 UserCode, Logic Token, ComunicationToken, RF/Analog Token, DSP Token。利用不同的元件 ,我们便可组合搭接各种模拟、数字系统并对其进行分析。4. 状态栏。在系统窗口的底端是状态栏，用于显示系统模拟的
9、状态信息或元件参数。当鼠标置于某元件上时,该元件的参数便自动显示于状态栏中。也可用鼠标右键单击元件,会弹出一消息框显示该元件的参数信息。二、SystemView 分析窗1. 第一行 包括: 2. 第二行 包括:图标 1 =窗口更新 图标 2 =画面打印 图标 3 = 画面恢复图标 4 =点绘 图标 5 = 连点 图标 6 = 显示坐标图标 7 =窗口垂直排列 图标 8 = 窗口水平排列 图标 9 = 窗口层叠图标 10=X 轴对数化 图标 11=Y 轴对数化 图标 12=窗口最小化图标 13=窗口最大化 图标 14=动态模拟 图标 15=统计图标 16=返回系统窗口三、 创建系统步骤这里以一个
10、简单幅度调制系统的创建过程为例，主要用到了正弦波源,乘法器,加法器,增益放大器等器件.1. 创建正弦波源:(1) 双击“库源“图标,进入源库菜单 ;(2) 在源库菜单内单击“Sinusind“图标,选中该元件;(3) 再单击“Parameter“按钮,进入参数设置菜单;7(4) 在参数设置菜单内,按不同系统的要求,设置参数后,单击“OK“键返回源库菜单;(5) 在源库菜单内,单击“OK“键返回系统窗。( 演示)2. 安置乘法器,加法器,增益放大器等元件,例如创建增益放大器的操作步骤如下:(1) 双击“操作库“图标,进入操作库菜单;(2) 在操作库菜单内单击“ 增益放大器“图标,选中该元件;(3
11、) 再单击“Parameter“按钮,进入参数设置菜单;(4) 设置放大倍数为 4,单击“OK“键返回操作库菜单 ;(5) 在操作库菜单中,单击“OK“键返回系统库菜单;乘法器, 加法器的创建则直接双击对应的元件库即可。3. 连接器件,运行系统:(1) 单击连接按钮,再单击设计区中的起始元件和中止元件(有方向)(演示)(2) 在 SystemView 系统窗的 “工具栏“内单击“ 时间“图标,进入“运行“ 菜单,在系统 窗 “StopTime“栏内键入运行时间( 例:0.5 秒),在“SampleFrequence“栏中键入系统采样频率( 例: 20,000Hz),在“Loop“ 栏中键入系统
12、的循环次数 ,单击“Update“按钮 ,看参数是否设置正确 ,单击“OK“ 键返回系统窗口(3) 在系统窗口的“ 工具栏“内单击 “运行“图标,系统进入运行状态,并等待运行结束。4.系统的分析单击系统窗“工具栏“中的“分析窗“按钮,进入分析窗即可分析波形、比较波形、绘制功率谱、眼图等。(演示)第二部分 通信原理实验21 标准调幅一概述在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化，或者输出已调信号的幅度与输入调制信号 f(t)呈线性对应关系，这种调制称为标准调幅或8一般调幅，记为 AM。本实验采用这种方式。二实验原理及其框图调制部分：标准调幅的调制器可用
13、一个乘法器来实现。 AM 信号时域表达式： SAM(t)=A0+f(t)cos0t A0：载波幅度 0：载波频率 f(t): 被调信息信号频域表示式 原理框图2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。原理框图SAM(t) 解调输出信号 f(t)载波 A0cos(0t)三实验步骤1根据 AM 调制与解调原理，用 Systemview 软件建立一个仿真电路，如下图所示：低通滤波器9（图一 仿真电路）元件参数配置Token 0: 被调信息信号正弦波发生器 （频率=50 Hz）Token 1,8: 乘法器Token 2
14、: 增益放大器 （增益满足不发生过调制的条件）Token 4: 加法器Token 3,10: 载波正弦波发生器 （频率=1000 Hz）Token 9: 模拟低通滤波器 （截止频率 =75 Hz）Token 5,6,7,11: 观察点分析窗运行时间设置运行时间=0.5 秒 采样频率=20,000 赫兹运行系统在 Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token 5,6,7,11 四个点的波形。10功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。 四实验报告1、 观察实验波形 ：Token 7被调信息信号波形；Token 6载波波形；Token 11已调波形； Token 5解调波形
15、。2、 整理波形，存入实验文档 AM 01，并与参考文档AM02 相比较。3、 改变增益放大器的增益，观察过调制现象，说明为什么不能发生过调制。4、 观察 AM 的功率谱,分析说明实验结果与理论值之间的差别。5、 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。22 双边带调制(DSB)一、概述在标准调幅时,由于已调波中含有不携带信息的载波分量,故调制效率较低。为了提高调制效率,在标准调幅的基础上抑制掉载波分量,使总功率全部包含在双边带11中。这种调制方式称为抑制载波双边带调幅,简称双边带调制(DSB)二、实验原理实现双边带调制就是完成调制信号与载波信号的相乘
16、运算。原则上,可以选用任何非线性器件或时变参量电路来实现乘法器的功能,如平衡调制器或环形调制器。通常采用的平衡调制器的电路简单、平衡性好,并可将载波分量抑制到-30-40dB。双边带调制节省了载波功率,提高了调制效率,但已调信号的带宽仍与调制信号一样,是基带信号带宽的两倍。由于双边带信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移,所以属于线性调制。双边带调制信号的时间表示式: SDSB (t)=f(t)cos0t双边带调制信号的频域表示式：SDSB ()=F(+ 0)+F(-0)/2三 实验步骤1用 Systemview 软件建立的一个 DSB 系统仿真电路如下图示。2元件参数的配置Token 0: 被调
17、信息信号正弦波发生器 （频率=50 Hz）Token 1,5: 乘法器Token 2: 载波正弦波发生器 （频率=1000 Hz）12Token 6: 模拟低通滤波器 （截止频率 =75 Hz）Token 4,7,3: 观察点分析窗3运行时间设置运行时间=0.5 秒 采样频率=20,000 赫兹4运行系统在 Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token 4,7,3 三个点的波形。5功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。 四实验报告1、 观察实验波形 ：Token 4被调信息信号波形； Token 7已调波形；Token 3解调波形。2、 整理波形，存入实验文档 DSB
18、01，并与参考文档DSB02 相比较。3、 观察 DSB 的功率谱,并与 AM 信号相比较，说明其优劣。4、 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。1323 单边带调制(SSB)一概述双边带信号虽然抑制了载波,提高了调制效率,但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的 2 倍,而且上、下边带是完全对称的,它们所携带的信息完全相同。因此,从信息传输的角度来看,只用一个边带传输就可以了。我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制,简称为单边带调制(SSB)。采用单边带调制,除了节省载波功率,还可以节省一半传输频带。二实验原理由于单边带调制中只传送
19、双边带信号的一个边带(上边带或下边带) ，因此产生单边带信号的最简单方法,就是先产生双边带信号然后让它通过一个边带滤波器，这种产生单边带信号的方法称为滤波法。如下图示：滤波法要求滤波器在 0 处有理想的锐截止特性。为降低制作难度，也可采用多级频率搬移的方法实现:先在低频处产生单边带信号 ,然后通过变频将频谱搬移到更高的载频处。下图示出了三级滤波产生单边带信号的原理：产生 SSB 信号的方法还有:相移形成法,混合形成法。三 实验电路图14四 实验报告1观察实验波形 ：Token 3被调信息信号波形； Token 5已调波形；Token 8解调输出波形。2整理波形，存入实验文档 SSB01，并与参
20、考文档SSB02 相比较。 3观察 SSB 的功率谱,并与 AM、DSB 信号相比较，说明其优劣。4改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。24 窄带角度调制(NBFM、NBPM)一 概述当载波幅度保持不变，其频率或相位随调制信号线形变化的调制称为频率调制或相位调制。由于载波频率或相位的变化都将引起角度的变化，因此频率调制和相位调制统称为角度调制。根据角度被改变的大小，可将角度调制分为宽带调制(宽带调频和宽带调相)和窄带调制(窄带调频和窄带调相)。如果调频信号或调相信号的最15大瞬时相位偏移保持在很小的范围内,即满足条件|KPMf(t)dt|max/6
21、 或,则称为窄带调频或窄带调相。当上述条件不满足时,就称为宽带调频或宽带调相。频率调制就是载波信号的瞬时频率偏移随调制信号 f(t)线性变化的调制 ,即(t)= 0+KFMf(t) ，式中 KFM 称为调频器的灵敏度,单位为弧度/秒/伏。调频波的瞬时相位为: 式中 KFMf(t)称为瞬时频率偏移, 简称频偏 ,其最大频偏为: 。相位调制就是载波信号的瞬时相位偏移随调制信号 f(t)线性变化的调制 ,即 , ，式中 KPM 称为调相器灵敏度 ,单位为弧度/伏。调相波的瞬时频率为 W(t)=W0+ KPM df(t)/dt ，式中 KPM df(t)/dt 称为瞬时频率偏移,其最大频偏为 KPM
22、|df(t)/dt| max。二 实验原理从角度调制的相位与频率关系可以看出,调频信号可通过直接调频和间接调频两种方法得到,所谓间接调频就是先对调制信号积分再调相而得到。同样,调相信号也可以通过直接调相和间接调相两种方法得到,间接调相就是先对调制信号进行微分再进行频率调制。单音调频信号的表示式为: 其中 KFMAf/Wf 称为调频指数,也是调频波的最大相偏。窄带调相产生的原理框图为16三 实验电路图窄带调频的调制和解调 窄带调相信号的调制与解调由 PM 信号得到 FM 信号17由 FM 信号得到 PM 信号四 实验报告1观察实验波形 ：调制信号波形；已调波形；解调输出波形。2整理波形，存入实验
23、文档 NBFM01 与 NBPM01，并与参考文档 NBFM02 与 NBPM02 相比较。 3观察 NBFM 与 NBPM 信号的功率谱，说明为什么角度调制是非线性调制。4改变参数配置，将所得不同结果存档后，对实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。25 幅移键控 ASK一概述为使数字信号在带通信道中传输，必须对数字信号进行调制。在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形18式是载波在二进制调制信号 1 或 0 控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK） 。本实验采用这种方式。二实验原理及其框图1调制部分：二进制幅度键控的调制器可用一个相乘器来实现。对于 O
24、OK 信号，相乘器则可以用一个开关电路来代替。调制信号为 1 时，开关电路导通，为 0 时切断。OOK 信号表达式： SOOK(t)=a(n)Acos(0t)A：载波幅度 0：载波频率 a(n): 二进制数字信号原理框图基带信号 a(n) 调制信号 SOOK(t)载波 Acos(0t)2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。原理框图SOOK(t) 解调信号 （n） 载波 Acos(0t) 三实验步骤1根据 ASK 调制与解调原理，用 Systemview 软件建立一个仿真电路，如下图所示：低通滤波器19（图一
25、 仿真电路）2元件参数配制Token 0: 基带信号PN 码序列（ 频率=50 Hz , 电平 =2 level , 偏移=1V）Token 1,2: 乘法器Token 3,7: 载波正弦波发生器 （频率=1000 Hz ）Token 4: 模拟低通滤波器 （截止频率=225 Hz ）Token 5,6,8: 观察点分析窗3运行时间设置运行时间=0.5 秒 采样频率=20,000 赫兹4运行系统在 Systemview 系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察Token 5,6,8 三个点的波形。5功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。四实验报告201观察实验波形 ：Token 5基带信号波形；Token 6调制波形；Token 8 解调波形。2整理波形，存入实验文档 ASK01，并与参考文档ASK02 相比较。 3观察 ASK 的功率谱，结果存入 ASKP 文件中，以便与后面实验相比较。4. 分析说明实验结果与理论值之间的差别。5. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，对实验结果进行比较，说明参数改变对结果的影响。
