_4_DQPSK调制解调技术的仿真及分析

_4_DQPSK调制解调技术的仿真及分析
_4_DQPSK调制解调技术的仿真及分析

收稿日期:2004-07-21

第23卷 第08期

计 算 机 仿 真

2006年08月

文章编号:1006-9348(2006)08-0138-04

P /4-DQPSK 调制解调技术的仿真及分析

宋文姝,张天骐,林孝康

(清华大学深圳研究生院,广东深圳518055)

摘要:P /4-DQP SK 调制方式由于具有频谱利用率高、抗衰落性能强等突出特点,正受到人们广泛的关注。该文研究了在M atlab 6.5环境下P /4-DQPSK 调制解调系统的仿真实现问题。简略介绍了P /4-DQP SK 调制和基带差分解调的工作原理,解决了内插、脉冲成形、位定时恢复等几个关键问题,在此基础上对整个通信系统进行了计算机仿真。仿真结果证明了基于样点绝对值比较的位定时恢复算法应用于数字化解调中可获得较好的效果,并且给出了调制解调中脉冲成形滤波器的滚降因子A 和位定时恢复算法中的M 值对系统误码性能的影响,从而为实际系统的设计提供了有效的依据。关键词:差分四相相移键控;脉冲成形滤波器;位定时恢复算法中图分类号:TP391.9 文献标识码:A

Si m ulation and Ana lysis of P /4-DQPSK M odulati on

and D e m odu lation T echnology

SONG W en -shu ,Z HANG T ian -q,i L I N X iao -kang

(G radua te S choo l i n Shenzhen ,T s i nghua U n i ve rsity ,Shenzhen G uang dong 518055,Ch i na)

AB STRACT :P /4-DQPSK is w i de ly concerned because o f its outstanding advantages such as the h i gh u tiliza ti on of frequency spe ctru m and the super ior an ti -fad i ng per for m ance .In th i s paper ,a s i m ula ti on syste m o f

P /4-DQPSK m odu lation and dem odu lation based on t he env iron m ent o f M atlab 6.5is designed .The bas i c pr i nc iples o f P /4-DQPSK m odu lation and baseband d ifference dem odu lation a re g iven firstly .Seve ra l i m po rtant prob l em s are settled ,such as i nterpo lat i on ,pu lse shap ing ,bit -ti m ing recovery and so on .T hen the w ho le commun ication system is s i m u lated .T he bit -ti m ing recovery a lgor ith m based on the co m par ison of sa m p les p abso l ute v a l ues i s prov ed to ac tw e ll i n dig ita l de m odu lat i on .A t the sa m e ti m e ,t he effec t o f A in pu lse shap i ng filter andM i n bit-ti m i ng recove ry a l g or ith m on t he sy ste m er ro r ra te i s also ana lyzed .R esults prov i de refe rence fo r prac tica l system des i gn .K EY W ORDS :P /4-DQPSK ;P ulse shap i ng filte r ;B it-ti m i ng recove ry a l go r it hm

1 引言

P /4-D QPS K 是在QP S K 基础上发展起来的一种线性数字调制技术,1962年由B ake r 教授首先提出。由于它具有频谱

特性好、频谱利用率高、抗多普勒频移等显著优点,在移动通信、卫星通信中得到了广泛应用,目前已被确定为美国的IS -136数字蜂窝系统、日本的个人数字蜂窝系统(PDC)和美国的个人接入通信系统(PACS)中的调制方式。

到目前为止,只发现有一些论文讲述了P /4-DQPSK 调制解调技术的DSP 或FPGA 实现问题,但是很少对其性能进行研究,并没有看到对P /4-DQPSK 整个工作过程进行仿真

及详细分析的文章。本文利用M a tlab 6.5对P /4-DQPSK 调

制解调进行计算机仿真,为进一步研究该技术构造了一个平台,为系统的实现奠定了理论基础,能够提高研制效率。

2 P /4-DQPSK 调制和基带差分解调的原理

2.1

调制原理

对输入数据经串/并变换、差分相位编码、内插和成形

滤波器后,再经过正交调制就得到已调P /4-D QPS K 信号,原理如图1所示。

设已调信号为

S k (t)=co s (X 1t+H k )=cos (X 1t)co s H k -si n (X 1t)s i n H k

(1)

当前码元的附加相位H k 是前一码元附加相位H k -1与当

)

138)

图1 P /4-DQPSK 调制信号的产生

前码元相位跳变量$H k 之和,则可以推出:

U k =co s H k =co s (H k-1+$H k

)=co s H k-1cos $H k -s i n H k-1sin $H k

=U k-1co s $H k -V k-1s i n $H k (2)

V k =si n H k =s i n (H k-1+$H k )=si n H k-1co s $H k +co s H k-1sin $H k

=V k-1co s $H k +U k-1s i n $H k

(3)第k 个码元期间相位跳变量$H k 是由输入数据S 1,S Q 确定的,它们之间的关系如表1所示。

表1 P /4-DQP SK 差分相位编码S I S Q $H k 0

0-3P /4013P /410-P /41

1

P /4

内插有助于对基带信号进行波形成形,可以通过重复现

存采样点或者插入零脉冲来实现。成形滤波器的作用是消除码间干扰和频谱扩散。在无线通信中最常用的脉冲成形滤波器是平方根升余弦滚降滤波器,在Q PSK 情况下,频谱利用率为2/(1+A )。其中,A 为滚降因子,取值范围为0~1。随着A 的增加,滤波器带宽也增加,相邻符号间隔内时间旁瓣减小。2.2

基带差分解调原理

差分解调属于非相干解调,尽管理论上性能相对相干解

调差2至3dB ,但对信道衰落的影响却不太敏感,特别是在多普勒效应等引起的频偏环境下,其误码性能反而较好。基带差分检测的框图如图2所示。

图2 P /4-DQPSK 基带差分解调原理框图

图3 位定时恢复算法图解

设接收信号为

R k (t)=co s (X 1t+H k )+n(t)

(4)

式中,n (t)为信道中的加性噪声。在同相支路:

I (t)=R k (t)@2cos (X 2t +U )

=cos [(X 1+X 2)t+H k +U ]+cos [(X 1-X 2)t +H k -U ]+2n (t)cos (X 2t +U )(5)

在正交支路:

Q (t)=R k (t)@[-2sin (X 2t +

U )]

=s i n [(X 1-X 2)t +H k -U ]-sin [(X 1+X 2)t+H k +U ]-2n (t)s i n (X 2t+U )

(6)将n(t)忽略,经低通滤波后,当X 2=X 1时,有:

W k =co s (H k -U )(7)Z k =sin (H k -U )

(8)

通过解码电路,可以得到:

X k =W k W k-1+Z k Z k-1=cos (H k -H k-1)=cos $H k

(9)Y k =Z k W k-1-W k Z k-1=sin (H k -H k -1)=s i n $H k (10)可见,相位差U 可以在差分检测过程中消去。

判决规则如下:X k >0,则判1X k <0,则判0Y k >0,则判1

Y k <0,则判0

(11)

但是,由于多普勒频移和本振不稳定等因素的影响,往往造成X 2X X 1且有时$X =X 2-X 1较大,这时需要进行频偏校正、P /4-DQPSK 基带差分解调和位定时恢复才可解调出原来信息。

3 一种基于样点绝对值比较的位定时恢复算法

过零检测和比特能量比较是两种数字化解调中较常用的位定时恢复方法。过零点检测位定时恢复的优点是简单,计算量很小,但它极易受相差、量化误差和噪声的影响。用比特能量比较的位定时恢复方法受相差和量化误差的影响很小,但是同样受噪声的影响比较明显,因此它也只能在信噪比较高的场合下使用。

为了克服上述方法存在的缺点,文献[3]中不直接使用在单个码元内进行比特能量比较的方法,而是在M 个码元内,对应采样点的绝对值相加后除以M 求均值进行比较,来寻找近似最佳判决点,并以此进行数据判决输出,如图3所示。

)

139)

由于信道噪声是一个均值为0的随机信号,经平均处理后它的功率谱密度将降低到原来的1/M,也就是输入信号的信噪比等效地比原来提高了101g M dB ,所以,算法的抗噪容限也比原来提高了101g M dB 。新算法性能的改善程度和所付出代价都与M 的取值密切相关,从改善性能来说,应将M 值取大一些,但在用D SP 实现时就需要开辟较大的存储空间,软件实现时其处理时延也随之增大。

4 仿真分析

我们利用M atlab 6.5对P /4-D QPS K 调制和基带差分解调进行仿真。假设S I 、S Q 两路的数据速率均为10kbps 。调制过程中,在进行编码和映射后,得到的P /4-DQPSK 信号星座图如图4所示。然后,在采样点之间内插入8个零点,插入零脉冲能简化滤波算法。使用函数[nu m,den]=rcos i ne(F d ,F s ,c fir/sqr t c ,A );可以给出输入信号频率为F d 、滤波器抽样频率为F s 、滚降因子为A 的平方根升余弦F I R 滤波器冲激响应的系数。在这里,F s /F d =9。我们对平方根升余弦F I R 滤波器A =0.35和A =0.65两种情况进行比较,各个环节的仿真结果如图5~图8

所示。

图4 P /4-DQPSK

信号的星座图

图5 脉冲成形滤波器的冲激响应

图7的眼图中交叉的区域表示距理想状态的定时偏差大小,(b)图的/结0比(a)图小,这意味着增加A 可以减小对定时抖动的敏感度。从图8可以看出,增加A 增加了占用的带宽。

仿真中,让产生的调制信号经过加性高斯白噪声信道

,

图6

成形前后信号波形图的对比

图7

经过脉冲成形滤波器后信号的眼图

图8 成形后信号的频谱

然后进行基带差分解调,进行误码分析。假设收发载波频偏$f=$X /(2P )=(X 2-X 1)/(2P )=20H z ,仿真时将载波频偏估计与恢复部分省略。解调时,经过(9)、(10)式表示的解码电路后信号的相图如图9

所示。

图9 经过解码电路后信号的相图

将位定时恢复算法中的M 值选为9,图10比较了A =0135和A =0.65时在不同信道信噪比下的系统误码率,A =

)

140)

图10 不同A

值的误码性能曲线

图11 不同M 值的误码性能曲线

0.65时由于对位定时误差的影响较不敏感,所以误码性能较

好。

在平方根升余弦FIR 滤波器A =0.35时,我们来观察解调时位定时恢复算法中的M 值对系统误码性能的影响。仿真结果如图11所示。可见,M 值越大,算法性能越好。

5 结论

通过对P /4-DQPSK 调制解调进行计算机全数字仿真,证明了可以利用先进的数字信号处理技术来实现该系统。仿真直观的表现出了脉冲成形滤波器的滚降因子A 对系统性能的影响,因此,在使用DSP 芯片实现P /4-DQPSK 调制技术时,能够为A 值的选择提供参考。我们对基于样点绝对值比较的位定时恢复算法进行了实际的仿真,验证了算法的正确性,并且分析了M 值对系统误码性能的影响。由于目前

D SP 芯片一般都具有较大的存储能力,所以该算法是可行的,完全可以在实际系统中获得应用。参考文献:

[1] 李建东,杨家玮.个人通信[M ].人民邮电出版社,1998.[2] 郭梯云,邬国扬,李建东.移动通信[M ].西安电子科技大学

出版社,2000.

[3] 周德锁.星上多载波QPSK 数字化解调关键技术研究[D].西

安电子科技大学博士论文,2000.

[4] 廖长清,卢建川,曾利.基于TM S320C54x 实现P /4-DQP SK

调制[J].电讯技术,2002,(1):1-

4.

[作者简介]

宋文姝(1982-),女(汉族),山东德州人,硕士研

究生,主要研究方向:数字对讲机。

张天骐(1971-),男(汉族),四川眉山人,博士

后,主要研究方向:语音信号处理、通信信号的处理。

林孝康(1947-),男(汉族),福建闽侯人,教授,

博士生导师,主要研究方向:信息与通信工程。

(上接第118页)

6 结论

本文在G eese 算法基础上提出了一种改进的G eese 算法,能有效的估计出输入存在相干信号源和相隔比较近的低信噪比信号源的DOA,理论分析和仿真结果表明此算法是有效的,由于不需角度搜索,且运算量较低,精度高,具有一定的实用性。参考文献:

[1]

R O S chm i d t .M u lti p le Em itter Location and S ign al Para m eter E sti m ati on [J].I EEE T rans on AP ,1986,34(3):276-280.[2] R Roy ,T K ail ath .ESPR I T -esti m ation o f s i gnal para m eters

v i a rotati onal i nvarian ce techn iques [J].IEEE T ran s on ASSP ,1989,37(7):984-995.

[3] S U Pilla,i Byu ng H o Kw on .GEESE (G enera lized E i genva l u es

u tiliz i ng S ign al subspace E igenvectors)-A New T echn i qu e for

D irecti on F i nd ing[C].Tw en ty -S econd As ilo m ar C on ference on ,V ol um e :2,Oct .31-N ov .2,1988.568-572.[4] 张贤达,保铮.通信信号处理[M ].北京国防工业出版社,

2000.

[5] K T K i m ,D K S eo ,H T K i m .Radar target i d en tificati on us i ng

one -d i m en sion al scatter i ng cen ters[C ].Rad ar ,Sonar and N av i gati on,I EE P roceed i n gs -,Oct .2001,

148(5):285-

296.

[6] 李志舜.鱼雷自导信号与信息处理[M ].西北工业大学出版

社,2004-5

.

[作者简介]

程翠香(1977.3-),女(汉族),黑龙江省双鸭山

人,硕士生,主要研究方向为阵列信号处理。严胜刚(1965

.7-),男(汉族),云南宣威市人,副教授,主要研究方向为信号处理,DSP 及其应用。

)

141)

BPSK调制及解调实验报告

实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理; 2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路; 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念; 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化; 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法; 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调(9号模块)实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调(9号模块)实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘,叠加后得到BPSK调制输出;已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波;已调信号与相干载波相乘后,经过低通滤波和门限判决后,解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测(9号模块) 概述:BPSK调制实验中,信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电,按表格所示进行连线。

2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000,调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为:PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 (1)以9号模块“NRZ-I”为触发,观测“I”; (2)以9号模块“NRZ-Q”为触发,观测“Q”。 (3)以9号模块“基带信号”为触发,观测“调制输出”。 思考:分析以上观测的波形,分析与ASK有何关系? 实验项目二 BPSK解调观测(9号模块) 概述:本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形,观察是否有延时现象,并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8,深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”,调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定,即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”,多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发,测9号模块LPF-BPSK,观测眼图。 思考:“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况?为什么会有相位模糊的情况? 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理,简述其工作过程; 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路,一路经过差分编码控制256KHz的载频,另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调,只要在设计锁相环时,使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零,而对另一载频失锁,则对应的环路滤波器输出电压不为零,那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是:基带信号先经过差分编码得到相对码,再根据相对码进行绝对调相, 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘,叠加后得到DBPSK 调制输出。?

数字电子技术实验报告

专业: 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 电气学院

实验一集成门电路逻辑功能测试 一、实验目的 1. 验证常用集成门电路的逻辑功能; 2. 熟悉各种门电路的逻辑符号; 3. 熟悉TTL集成电路的特点,使用规则和使用方法。 二、实验设备及器件 1. 数字电路实验箱 2. 万用表 3. 74LS00四2输入与非门1片74LS86四2输入异或门1片 74LS11三3输入与门1片74LS32四2输入或门1片 74LS04反相器1片 三、实验原理 集成逻辑门电路是最简单,最基本的数字集成元件,目前已有种类齐全集成门电路。TTL集成电路由于工作速度高,输出幅度大,种类多,不宜损坏等特点而得到广泛使用,特别对学生进行实验论证,选用TTL电路较合适,因此这里使用了74LS系列的TTL成路,它的电源电压为5V+10%,逻辑高电平“1”时>2.4V,低电平“0”时<0.4V。实验使用的集成电路都采用的是双列直插式封装形式,其管脚的识别方法为:将集成块的正面(印有集成电路型号标记面)对着使用者,集成电路上的标识凹口左,左下角第一脚为1脚,按逆时针方向顺序排布其管脚。 四、实验内容 ㈠根据接线图连接,测试各门电路逻辑功能 1. 利用Multisim画出以74LS11为测试器件的与门逻辑功能仿真图如下

按表1—1要求用开关改变输入端A,B,C的状态,借助指示灯观测各相应输出端F的状态,当电平指示灯亮时记为1,灭时记为0,把测试结果填入表1—1中。 表1-1 74LS11逻辑功能表 输入状态输出状态 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 悬空 1 1 1 悬空0 0 0 2. 利用Multisim画出以74LS32为测试器件的或门逻辑功能仿真图如下

安工大系统工程实验报告

《系统工程》实验报告 姓名:**** 班级:**** 学号:**** 指导老师:**** 2014年12 月4 日

实验三 简单库存模型 一、 实验目的 1、 熟悉STELLA 软件的基本操作 2、 加深对系统动力学主要要素和基本思想的理解 3、 学会利用STELLA 软件建立一阶反馈系统模型、仿真运行及结果分析 二、 实验要求 1、简单库存模型各变量及其因果关系图如下图: 2、各变量之间的关系可用如下方程表示: LI?K=I ?J+DT*R1?JK NI=1000 RR1?KL=DK/Z AD?K=Y-I ?K CZ=5 CY=6000 3、要求利用STELLA 建立上述库存模型的流图,仿真计算并分析结果 三、实验步骤 1、确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值; 2、熟悉STELLA 软件操作指导,建立模型的四个基本构造块为:栈(stock )、流(flow )、转换器(converter)、连接器(connector ),设置仿真参数(采用默认值); 2、根据因果关系图连接流; 3、确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程; 库存量 库存 差额 订货量 + (—) R1 D I — + 期望库存Y

4、建立模型仿真结果分析所需的数据模块; 5、仿真及结果分析 实验内容: 1.确定水准变量、速率变量、辅助变量、常量及水准变量初值; 2.建立四个基本块,根据关系图连接,如下图 3.确定水准方程、速率方程、辅助方程、赋初值方程和常量方程,并且运行仿真得输出特性示意图,如下图.

4.仿真得出数据随时间变化的精确流程,如下图

抽样定理和PCM调制解调实验报告

《通信原理》实验报告 实验一:抽样定理和PAM调制解调实验 系别:信息科学与工程学院 专业班级:通信工程1003班 学生姓名:陈威 同组学生:杨鑫 成绩: 指导教师:惠龙飞 (实验时间:2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日) 华中科技大学武昌分校

1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析,加深理解这种调制方法的优缺点。 2.通过脉冲幅度调制实验,使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。 2、实验器材 1、信号源模块 一块 2、①号模块 一块 3、60M 双踪示波器 一台 4、连接线 若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理 图3-1 抽样与恢复 2、脉冲振幅调制(PAM ) 所谓脉冲振幅调制,即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的,则前面所说的抽样定理,就是脉冲增幅调制的原理。 自然抽样 平顶抽样 ) (t m ) (t T

图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 PAM方式有两种:自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样,(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的,即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律(如图3-3所示)。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示,这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值,但其形状都相同。在实际中,平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现,得到的脉冲为矩形脉冲。 四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器,设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。 (1)将信号源上S4设为“1010”,使“CLK1”输出32K时钟。 (2)将模块一上K1选到“自然”。 (3)关闭电源,连接 表3-1 抽样实验接线表 (5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出,调节W1改变输出信号幅度,使输出信号峰-峰值在1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK(同步源),CH2接“自然抽样输出”(自然抽样PAM信号)。

计算机仿真技术的发展概述及认识

学院 专业 届别 课程 班级 姓名 学号 联系方式 指导老师2012年5月

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要:随着经济的发展和社会的进步,计算机技术高速发展,使人类社会进入了信息时代,计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域,给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术,计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用,帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域,计算机技术与仿真技术相结合,形成了计算机仿真技术,作为人们科学研究的一种新型方法,被人们应用到各个领域,用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题,对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上,分析了计算机仿真技术产生的基本原因,也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在,讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别,介绍了计算机仿真技术的发展历程,并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用,分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比,这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词:计算机仿真;模拟;仿真技术;发展 Discussionand understanding of the development of computer simulation technology Abstract:In the field of scientific research, computer technology and simulation technology is the combination of computer simulation technology as a new method of scientific research applied to various fields, used to solve the problems of pure mathematical methods or practical experiments can not be solved, has a positive role in promoting the formation of scientific research and technological achievements. In the theory of computer simulation technology based on the idea of computer simulation technology to produce the basic reason people use computer simulation to solve the problem of the advantages of where to discuss the links and

电源仿真实验报告.

电子技术软件仿真报告 组长: 组员: 电源(一)流稳压电源(Ⅰ)—串联型晶体管稳压电源 1.实验目的 (1)研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 (2)掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 2.实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。除少数直接利用干电池和直流发电机提供直流电外,大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图7.18.1所示。电网供给的交流电源Ui(220V,5OHz)经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压U2;然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3;再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压Ui。但这样的直流输出电压还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合,还需要用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定。 图7.18.2所示为分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路它由调整元件(晶体管V1)、比较放大器(V2,R7)、取样电路(R1,R2,RP)、基准电压(V2,R3)和过流保护电路(V3及电阻R4,R5,R6)等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统。其稳压过程为:当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经V2放大后送至调整管V1的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的。 由于在稳压电路中,调整管与负载串联,因此流过它的电流与负载电流一样大。当输出电流过大或发生短路时,调整管会因电流过大或电压过高而损坏坏,所以需要对调整管加以保护。在图7.18.2所示的电路中,晶体管V3,R4,R5及R6组成减流型保护电路,此电路设计成在Iop=1.2Io时开始起保护作用,此时输出电路减小,输出电压降低。故障排除后应能自动恢复正常工作。在调试时,若保护作用提前,应减小R6的值;若保护作用迟后,则应增大R6的值。 稳压电源的主要性能指标: (1)输出电压Uo和输出电压调节范围 调节RP可以改变输出电压Uo。 (2)最大负载电流Iom (3)输出电阻Ro 输出电阻Ro定义为:当输入电压Ui(指稳压电路输入电压)保持不变,由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比,即 (4)稳压系数S(电压调整率)

通信工程系统仿真实验报告

通信原理课程设计 实验报告 专业:通信工程 届别:07 B班 学号:0715232022 姓名:吴林桂 指导老师:陈东华

数字通信系统设计 一、 实验要求: 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波,成型滤波器参数自选,再经BPSK ,QPSK 或QAM 调制(调制方式任选),发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收,信道编码可选(不做硬性要求),要求给出基带成型前后的时域波形和眼图,画出接收端匹配滤波后时域型号的波形,并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理: QAM 调制原理:在通信传渝领域中,为了使有限的带宽有更高的信息传输速率,负载更多的用户必须采用先进的调制技术,提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号; t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号; m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅; m 为 m A 和m B 的电平数,取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ;m B = Em*A ; 式中A 是固定的振幅,与信号的平均功率有关,(dm ,em )表示调制信号矢量点在信号空

间上的坐标,有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=(A*A/M )*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案: (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波,同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声,通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果:

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差,并规定:Φ=0表示0码,Φ=π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的,在接收端只能采用相干解调,它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中,发送端是采用某一个相位作为基准,所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化,则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式,而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差,假设: ?Φ=0→数字信息“0”; ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下: 数字信息: 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位:0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或:π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说,2DPSK信号有两种调试方法,即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示,其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示,其中码变换的过程为将输入的基带信号差分,即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0,当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)

计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要:随着经济的发展和社会的进步,计算机技术高速发展,使人类社会进入了信息时代,计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域,给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术,计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用,帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域,计算机技术与仿真技术相结合,形成了计算机仿真技术,作为人们科学研究的一种新型方法,被人们应用到各个领域,用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题,对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上,分析了计算机仿真技术产生的基本原因,也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在,讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别,介绍了计算机仿真技术的发展历程,并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用,分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比,这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词:计算机仿真;模拟;仿真技术;发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础,以计算机及其相应的软件为工具,通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真(模拟)早期称为蒙特卡罗方法,是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同,计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟-数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机;60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中,但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求;到了70年代模拟-数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域;80年代后由于并行处理技术的发展,数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在,计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟:(Simulation)应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解,而是从系统某初始状态出发,去计算短暂时间之后接着发生的状态,再以此为初始状态不断的重复,就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用,以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真:(Emulation)利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响,该影响是在项目仿真项目

各种电路仿真软件的分析与比较

一.当今流行的电路仿真软件及其特性 电路仿真属于电子设计自动化(EDA)的组成部分。一般把电路仿真分为三个层次:物理级、电路级和系统级。教学中重点运用的为电路级仿真。 电路级仿真分析由元器件构成的电路性能,包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。电路级仿真必须有元器件模型库的支持,仿真信号和波形输出代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使设计人员在实际电子系统产生之前,就有可能全面地了解电路的各种特性。目前比较流行的电路仿真软件大体上说有:ORCAD、Protel、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP 和Edison等一系列仿真软件。 电路仿真软件的基本特点: ●仿真项目的数量和性能: 仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件都有的基本功能是:静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项;可能有的分析是:傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真软件如SIMextrix只有6项仿真功能,而Tina6.0有20项,Protel、ORCAD、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能。对电子设计和教学的各种需求考虑的比较周到。例如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。 Pspice语言擅长于分析模拟电路,对数字电路的处理不是很有效。对于纯数字电路的分析和仿真,最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件,例如,Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plusII等。 ●仿真元器件的数量和精度: 元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千个到1--2万个不等的仿真元件,但软件内含的元件模型总是落后于实际元器件的生产与应用。因此,除了软件本身的器件库之外,器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。大量的网络信息也能提供有用的仿真模型。设计者如果对仿真元件模型有比较深入的研究,可根据最新器件的外部特性参数自定义元件模型,构建自己的元件库。对于教学工作者来说,软件内的元件模型库,基本上可以满足常规教学需要,主要问题在于国产元器件与国外元器件的替代,并建立教学中常用的国产元器件库。 电路仿真软件的元件分类方式有两种:按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类;或按元器件制造商分类,大多数仿真软件有电路图形符号的预览,便于选取使用。

现代电子实验报告 电子科技大学

基于FPGA的现代电子实验设计报告 ——数字式秒表设计(VHDL)学院:物理电子学院 专业: 学号: 学生姓名: 指导教师:刘曦 实验地点:科研楼303 实验时间:

摘要: 通过使用VHDL语言开发FPGA的一般流程,重点介绍了秒表的基本原理和相应的设计方案,最终采用了一种基于FPGA 的数字频率的实现方法。该设计采用硬件描述语言VHDL,在软件开发平台ISE上完成。该设计的秒表能准确地完成启动,停止,分段,复位功能。使用ModelSim 仿真软件对VHDL 程序做了仿真,并完成了综合布局布线,最终下载到EEC-FPGA实验板上取得良好测试效果。 关键词:FPGA,VHDL,ISE,ModelSim

目录 绪论 (4) 第一章实验任务 (5) 第二章系统需求和解决方案计划 (5) 第三章设计思路 (6) 第四章系统组成和解决方案 (6) 第五章各分模块原理 (8) 第六章仿真结果与分析 (11) 第七章分配引脚和下载实现 (13) 第八章实验结论 (14)

绪论: 1.1课程介绍: 《现代电子技术综合实验》课程通过引入模拟电子技术和数字逻辑设计的综合应用、基于MCU/FPGA/EDA技术的系统设计等综合型设计型实验,对学生进行电子系统综合设计与实践能力的训练与培养。 通过《现代电子技术综合实验》课程的学习,使学生对系统设计原理、主要性能参数的选择原则、单元电路和系统电路设计方法及仿真技术、测试方案拟定及调测技术有所了解;使学生初步掌握电子技术中应用开发的一般流程,初步建立起有关系统设计的基本概念,掌握其基本设计方法,为将来从事电子技术应用和研究工作打下基础。 本文介绍了基于FPGA的数字式秒表的设计方法,设计采用硬件描述语言VHDL ,在软件开发平台ISE上完成,可以在较高速时钟频率(48MHz)下正常工作。该数字频率计采用测频的方法,能准确的测量频率在10Hz到100MHz之间的信号。使用ModelSim仿真软件对VHDL程序做了仿真,并完成了综合布局布线,最终下载到芯片Spartan3A上取得良好测试效果。 1.2VHDL语言简介:

系统工程实验报告

系统工程实验报告 学院:管工学院 班级:工业工程102班 姓名:管华同 学号:109094042

实验一:解释结构模型 一、实验目的: 熟悉EXCEL,掌握解释结构模型规范方法。 二、实验内容: 1.已知可达矩阵如下表1 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 2. EXCEL中对错误!未找到引用源。中的可达矩阵用实用方法建立其递阶结构模型。(1)对可达矩阵进行缩减,得到缩减矩阵 12345678 111010000 201000000 311110000 401010000 501011000 601011111 701011011 800000001 (2)按小到大给每行排序 1 2 3 4 5 6 7 8 每行的和 2 0 1 0 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 4 0 1 0 1 0 0 0 0 2 1 1 1 0 1 0 0 0 0 3 5 0 1 0 1 1 0 0 0 3 3 1 1 1 1 0 0 0 0 4 7 0 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 0 1 1 1 1 1 6

(3)调整行列构成对角单位矩阵 2 8 4 1 5 3 7 6 每行的和 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 8 0 1 0 0 0 0 0 0 1 4 1 0 1 0 0 0 0 0 2 1 1 0 1 1 0 0 0 0 3 5 1 0 1 0 1 0 0 0 3 3 1 0 1 1 0 1 0 0 4 7 1 1 1 0 1 0 1 0 5 6 1 1 1 0 1 0 1 1 6 (4)画出递阶结构有向图 28 4 15 37 6(4)递阶结构模型完成。第一级第五级第二级 第三级第四级

电力电子技术与电力系统分析matlab仿真

电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业:电气工程及其自动化 班级: 姓名: 学号: 指导教师:

兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日

电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一.单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载,建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下: (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下: R=0.001Ω,L =0H,V f=0.8V,R s=500Ω,C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d,L对应L d,其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务: ①仿真绘出电阻性负载(RLC串联负载环节中的R d= Ω,电感L d=0,C=inf,反电动势为0)下α=30°,60°,90°,120°,150°时整流电压U d,负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下(负载R d=Ω,电感L d为,反电动势E=0)α=30°,60°,90°,120°,150°时整流电压U d,负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°,120°,150°时整流电压U d,负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形,注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题: ①该三项半波可控整流电路在β=60°,90°时输出的电压有何差异?

模拟电子技术实验报告

姓名:赵晓磊学号:1120130376 班级:02311301 科目:模拟电子技术实验B 实验二:EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用,完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路

三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表,掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验(不带负反馈)。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点,要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数,用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri,其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us,Ui+端对地短路

2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us,Rs = 0 带载: 负载: 经过比较,输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ,RL = ∞ Ui = 1.701mV

Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞,Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ,Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议

系统工程仿真计算实验报告

系统工程实验报告 开课实验室: 1、实验目的 通过vensim仿真软件使用介绍,结合理论课内容,根据系统工程课后案例构建系统动力学模型,使学生得到仿真软件的基本技能训练。 2、实验内容 本部分实验分两个环节,第一环节主要熟悉vensim软件各功能模块的情况并能够完成课本例题的仿真;第二个环节主要是运用vensim软件解决课后习题第9、10、11、12题的流程图绘制以及仿真,并结合部分试题撰写实验报告(把过程截图放到报告中)。 9、绘制因果关系图和流程图 9.1因果关系图 9.2流程图 10 画出因果关系图和流程图,写出相应的DYNAMO方程,对该校未来3~5年的在校本科生和教师人数进行仿真计算,分析系统动力学方法的优点,以及缺点,能否用其他模型

方法来分?又如何分析? 10.1因果关系图 10.2流程图 10.3DYNAMO方程 L S.K=S.J+DT*SR.JK L T.K=T.J+DT*TR.JK N S=10000 N T=1500 R SR.KL=X*T.K R TR.KL=W*S.K C X=1 C Y=0.05 10.4仿真计算(以年为单位)

系统动力学方法的优点: (1)系统动力学是自然科学的理论体系(系统论,控制论,信息论)与经济学的综合,可以用来分析复杂的社会经济系统,帮助做出决策。 (2)系统动力学的方法是一种面向实际结构模型的建模方法,可以方便的处理非线性和时变现象,能做长期、动态、战略的仿真分析与研究。 (3)系统动力学定义复杂系统为高阶次、多回路和非线性的反馈结构,绘制因果关系图和流图,可以知道各个因素之间的因果关系。 (4)系统动力学以仿真实验为基本手段,以计算机为主要工具,进行计算时较为方便,数据较为精确。 系统动力学的缺点: (1)系统动力学是在对一些系统的研究之后,进行主观抽象和和概括的结果,存在一定的主观性。(2)进行系统动力学仿真计算时,必须有数据的支撑才能进行仿真。 (3)DYNAMO方程的建立需要一定的数学基础,需要也一定的计算机软件操作基础。 (4)系统动力学能做长期、动态的战略分析,相对于短期,中期,较为有限。 可以使用数学模型进行分析,采用状态空间模型法,构建差分方程。 11、 绘制相应的流程图以及因果关系图,在因果关系图当中找出因果反馈回路,并判断回路的性质,根据给出的方程,进一步仿真,提供仿真结果,并对结果进行分析。 11.1因果关系图 一阶正反馈回路:城市人口数、年增长人口数 一阶负反馈回路:年新增个体网点服务数、个体网点服务数、实际拥有服务网点数、千人均网点数、实际人均服务网点与期望差。

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告 一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差,并规定:Φ=0表示0码,

Φ=π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的,在接收端只能采用相干解调,它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中,发送端是采用某一个相位作为基准,所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化,则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式,而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差,假设: ?Φ=0→数字信息“0”; ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下: 数字信息: 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位:0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或:π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说,2DPSK信号有两种调试方法,即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示,其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示,其中码变换的过程为将输入的基带信号差分,即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0,当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种,一种是极性比较和码变换法,另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法 它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器,去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声,再与本地载波相乘,去掉调制信号中的载波成分,再经过低通滤波器去除高频成分,得到包含基带信号的低频信号,将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码,再经过逆差分器,就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。 码变换相乘 载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器 延迟T

运动仿真技术经验

精心整理 一SW 运动仿真 1.简介 二十世纪八十年代以来,设计工程中首次使用计算机辅助工程(CAE )方法后,有限元分析(FEA )就成了最先被广泛采用的模拟工具。多年来,该工具帮助设计者在研究新产品的结构性能时节约了大量时间。 由于机械产品日渐复杂,不断加剧的竞争加快了新设计方案投入市场的速度。设计者迫切感到必须使模拟超出FEA 的局限范围,除使用FEA 模拟结构性能外,还需要在构建物理原型之前确定新产品的运动学和动力学性能。 用。 2.装配当几何体发生改变时,可在几秒内更新所有结果。图4为急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉。 图4急回机构中滑杆和驱动连杆之间的干涉 运动模拟可在短时间内对任何复杂程度的机构进行分析,可能包含刚性连接装置、弹簧、阻尼器和接触面组。如雪地车前悬架、健身器、CD 驱动器等的运动。 图5复杂机构的运动仿真 除机构分析外,设计者还可通过将运动轨迹转换成CAD 几何体,将运动模拟用于机构合成。例如,设计一个沿着导轨移动滑杆的凸轮,用运动仿真生成该凸轮的轮廓。首先将所需滑杆位置表达为时间和滑杆在旋转凸轮上移动轨迹的函数,然后将轨迹路径转换为CAD 几何体,以创建凸轮轮廓。 图6滑杆沿导轨移动的位移函数

图7滑杆沿旋转盘移动绘制的凸轮轮廓 设计者还可将运动轨迹用于很多用途,例如,验证工业机器人的运动、测试工具路径以获取选择机器人大小所需的信息,以及确定功率要求。 图8工业机器人在多个位置之间的移动 运动模拟的另外一项重要应用是模拟零部件之间的碰撞和接触,以研究零部件之间可能形成的缝隙,得出机构的精确结果。例如,通过模拟碰撞和接触,可以研究阀提升机构中凸轮和曲线仪(摇杆)之间可能形成的缝隙。 3.将运动仿真与FEA结合 想了解运动仿真和FEA在机构仿真中如何结合使用,首先要了解每种方法的基本假设。 FEA是一种用于结构分析的数字技术,已成为研究结构的主导CAE方法。它可以分析任何固定支撑的弹性物体的行为,此处弹性是指物体可变性。如图8所示托架,在静态载荷作用下会变形, 形。FEA FEA (1 点反作用力和惯性力。在此步骤中,所有机构连接装置均视为刚性实体。图13中的曲线为曲柄转动一周连杆上接点的反作用力。 图13曲柄转动一周连杆上接点的反作用力 (2).找出与连杆接点上最大反作用力相对应的机构位置。因为施加最大载荷情况下进行的分析将得到连杆所承受的最大应力。如有必要,可选择多个位置进行分析。 图14与连杆上最大反作用力相对应的位置 (3).将这些反作用力载荷以及惯性载荷从CAD装配体传输到连杆CAD零件模型。 (4).作用于从装配体分离出来的连杆上的载荷包括接点反作用力和惯性力,如图15所示。

电子电路仿真分析与设计

上海大学 模拟电子技术课程 实践项目 项目名称:_电子电路仿真分析与设计_指导老师:_______李智华________ 学号:______12122272_______ 姓名:_______翟自协________ 日期:_____2014/1/27______

电子电路仿真软件PSPICE 题目一:放大电路电压增益的幅频响应与相频响应 电路如图所示,BJT为NPN型硅管,型号为2N3904,放大倍数为50,电路其他元件参数如图所示。求解该放大电路电压增益的幅频响应和相频响应。 步骤如下: 1、绘制原理图如上图所示。 2、修改三极管的放大倍数Bf。选中三极管→单击Edit→Model→Edit Instance Model, 在Model Ediror中修改放大倍数Bf=50。 3、由于要计算电路的幅频响应和相频响应,需设置交流扫描分析,所以电路中需要有交流源。 双击交流源v1设置其属性为:ACMAG=15mv,ACPHASE=0。 4、设置分析类型: 选择Analysis→set up→AC Sweep,参数设置如下:

5、Analysis→Simulate,调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。 6、Trace→ Add(添加输出波形),,弹出Add Trace对话框,在左边的列表框中选中v(out),单击右边列表框中的符号“/”,再选择左边列表框中的v(in),单击ok按钮。 仿真结果如下:

上面的曲线为电压增益的幅频响应。要想得到电压增益的相频响应步骤如下:在probe下,选择Plot→ Add Plot(在屏幕上再添加一个图形)。如下图所示: 单击Trace→ Add(添加输出波形),弹出Add Trace对话框,单击右边列表框中的符号“P”,在左边的列表框中选中v(out),单击右边列表框中的符号“-”,再单击右边列表框中的符号“P”,再选择左边列表框中的v(in),单击ok按钮。函数P()用来求相位。

计算机仿真概述

计算机仿真 概述

引言 仿真技术作为一门独立的科学已经有50多年的发展历史了,他不仅用于航天、航空、各种系统的研制部门,而且已经广泛应用于电力、交通运输、通信、化工、核能等各个领域。特别是近20年来,随着系统工程与科学的迅速发展,仿真技术已从传统的工程领域扩充到非工程领域,因而在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育系统也得到了广泛的应用。 在系统的规划、设计、运行、分析及改造的各个阶段,仿真技术都可以发挥重要作用。随着研究对象的规模日益庞大,结构日益复杂,仅仅依靠人的经验及传统技术难以满足愈来愈高的要求。基于现代计算机及其网络的仿真技术,不但能提高效率,缩短研究开发周期,减少训练时间,不受环境及气候限制,而且对保证安全、节约开支、提高质量尤其具有突出的功效。 现在,仿真技术成已为各个国家重点发展的一门高新技术,从某种角度上,它代表着一个国家的科技实力的强弱,同时在某些方面也制约着一些国家的现代化建设和发展。 从理论上讲,我们日常生活中以及自然界中碰到的一切问题,都可以利用计算机进行模拟。因此,要跟上时代的发展要求,学习和了解一定的仿真技术是必要的。 一、系统、模型与仿真 在认识仿真之前,首先要了解与仿真相关的两个概念:系统与模型。 系统:一般来说,所谓“系统”就是指按照某些规律结合起来,相互作用、相互依赖、相互依存的所有实体的集合。描述系统的“三要素”――实体、属性、活动。实体确定了系统的构成;属性也称为描述变量,用来描述每一实体的特性;活动定义了系统内部实体之间的相互作用,从而确定了系统内部发生的过程。举个例子说,我们可以把一个理发馆定义为一个系统。该系统的“实体”包括服务员和顾客,顾客到达模式和服务质量分别是顾客和服务员两个实体的“属性”,而整个服务过程就是“活动”。 模型:所谓“模型”就是系统某种特定功能的一种描述,它集合了系统必要的信息,通过模型可以描述系统的本质和内在的关系。它一般分为物理模型和数学模型两大类。物理模型与实际系统有相似的物理性质,它们与实际系统外貌相似,只不过按比例改变尺寸,如各种飞机、轮船的模型等。数学模型是用抽象的数学方程描述系统内部各个量之间的关系而建立的模型,这样的模型通常是一些数学方程。如带电粒子在电场中运动的数学模型,我们关心的是粒子的速度、位移随时间的变化。于是我们将系统的特征如电场强度,时间,粒子

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