基于SystemView的通信系统仿真

基于SystemView的锁相鉴频解调的仿真系统ThedemodulationofPhase-LockedFrequencyBasedontheSystemView周理S09093022（湖南大学电气与信息工程学院）摘要：本文主要研究锁相鉴频解调法在SystemView中的应用，锁相鉴频解调法是依据锁相环为核心，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，从而提高系统性能。关键字：锁相鉴频；锁相环;SystemViewAbstract：ThispapermainlydealswiththetechnologyofPhase-LockedFrequencyandtheapplicationinSystemView.Thetechnologyofphase-lockedfrequencyismainlybasedonthephase-lockedloop,ittakesadvantageofexternalinputreferencesignaltocontrolthefrequencyandphaseofinternaloscillationsignalandrealizethefrequencyofoutputsignaltrackthefrequencyofinputsignalautomatically,inordertoimprovesystemperformance.Keywords：Phase-LockedFrequency;Phase-LockedLoop;SystemView1锁相环的组成和基本原理（1）锁相环的组成锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图（一）所示。图（一）锁相环原理框图PDLFVCOiuducuou（2）锁相环的基本原理锁相环中的核心部分是鉴相器，鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：()sin[()]imiiutUwtt00()cos[()]oomutUwtt式中的0w为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压0u为：()()sin[()cos[()]DiomomiioouKututKUUwttwtt1sin[()()]2momiioKUUwttt1sin{[()][()]}2momiiooKUUwttwtt用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压()cut。即()cut为：1()sin{[()][()]}2cmomiiooutKUUwttwttsin{()[()()]}dmioioUwwttt式中的iw为输入信号的瞬时振荡角频率，()it和()ot分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：()()dtwtdt即0()()dtwtdt（2-1）则，瞬时相位差d为00()()()diiwwttt（2-2）对两边求微分，可得频差的关系式为00()[()()]diiddwwtdttdtdtdt（2-3）上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，()cut为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，()cut随时间而变。因压控振荡器的压控特性满足以下函数关系式：00()()ucwtwKut(2-4)该关系式说明压控振荡器的振荡频率uw以0w为中心，随输入信号电压()cut的变化而变化。当()cut随时间而变时，压控振荡器的振荡频率0w也随时间而变，锁相环进入使锁相环进入锁定的状态，并保持0iww的状态不变。2系统方案设计(1)画出系统总体框图(2)设置系统的采样频率为15000Hz,输入码元频率为1200Hz方波。(3)利用载波调频法确保系统产生CP-2FSK信号。(4)利用锁相鉴频法解调出波形。3系统仿真图（三）系统仿真总图PN码产生器FM载波源噪声＋PDLFVCOLPF信道调制解调图（二）系统总体框图解调输出图（四）调制输入波形图（五）解调输出波形图六经过比较器后的输出波形