在实际仿真中,仿真参数可根据实际情况灵活改变,以期达到较好的仿真效果。需要特别说明的是延时Delay的设置:假设载波频率为500 Hz,设仿真系统的采样频率为2 000 Hz,它刚好是载波的4倍,即系统采样周期(1/2 000=500 μs)为载波周期的1/4。可以选择刚好延迟一个系统采样周期500μs,也就是延迟了载波周期的1/4,从而实现相移90°的目的。
2.2仿真结果分析
运行仿真,完成后直接由SystemView分析窗口中导出结果波形。
图5为SystemView接收计算器计算出来的NBFM信号的频谱图(放大之后只取了单边),中心是500 Hz的载频分量,正的上边频(图中两侧的小凸起)位于505 Hz处,负的下边频位于495 Hz处,符合事先对NBFM信号频谱的估计。看起来NBFM与熟悉的AM频谱非常相似,作为对比,给出常规AM调幅信号的频谱图如图6所示。对比上下边频发现,NBFM的下边频和AM反相。为了进一步区分它们,可以画出其矢量相加图,如图7所示。
从图7中可以看到,在NBFM中,由于下边频为负,它们的合成矢量与载波正交相加,使得NBFM存在相位变化△φ。当满足式(5)时,△φ非常小,引起的幅度变化可以忽略。这是NBFM属于角度调制,区分于AM的本质所在。因为在AM中,上下边频的合成矢量与载波同相,不存在相位变化。
下面根据仿真结果对NBFM的两种解调方式加以对比。
为了有利于直观对比,将两种方法解调出来的信号画在同一张图上,如图8所示。显然,相干解调的效果要好,信号失真较小。从解调出来的信号幅度上来看,相干解调的信号幅度大约是鉴频器解调的50倍(调制信号的初始幅度设为1)。这与NBFM信号的产生过程有关,因为窄带调频是由乘法器实现的,所以用相干解调是最为直接的,也是误差最小的方法(这一点与AM调幅相似)。然而适用于普通FM信号解调的积分鉴频器法在仿真中效果不佳,无论是延时法,还是希尔伯特变换法,从图中都可以看到信号幅度相比非常小,极易在解调过程中被噪声淹没(本文为了简化问题,在仿真中没有加入噪声),也就是说在实际电路中需要加入大功率放大器。
假设输入的噪声功率相同,可以计算出NBFM信号中两种解调方法下输出信噪比的比值为:
显然,对于NBFM信号来说,相干解调的抗噪声性能要好得多。
此外,还可利用SystemView特有的分析窗口计算器,对NBFM信号的功率谱、相位特性等进行分析。限于篇幅,这里就不再具体介绍了。
3结语
因此,分析介绍了模拟调制中常见的窄带调频基本原理,并在最后建立了SystemView系统仿真模型。基本给出了利用通信仿真软件分析问题的思路,即推导分析原理一画出原理框图一按照原理框图在SystemView中建立仿真模型一调整参数,运行仿真一分析仿真结果,给出结论。熟悉了解这个过程,就可以充分利用相关EDA软件为研究通信问题服务,大大提高了科研效率。