使用 SyslabObject 搭建模拟调制解调模型

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此示例将通过一个简单的模拟调制解调系统讲解 SyslabObject 的使用方法，模型路径为 SyslabWorkspace.Examples.Demo_SyslabObject_AnalogModulationDemodulation

简介

调制是通信系统中不可或缺的一环，那么什么是调制？

调制的定义为：把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形，这一变换过程称为调制。通常把原始信号称为调制信号，也称基带信号；被调制的高频用于运载原始信号，因此称载波。

调制实现了信源的频谱与信道的频带匹配。

在此示例中，您将创建并使用 SyslabObject ，封装具有不同功能的 Julia 代码文件，正确编写代码，合理设置端口信息，从而达到既定的功能。

在仿真过程中，每个 SyslabObject 将随预设参数和时间变化独立执行运算。

本示例的调制解调模型分为 5 个过程：信号源采样、调制、添加白噪声、解调、数据处理。

信号源采样

使用 Sine 模块（模型路径为 Modelica.Blocks.Sources.Sine ，freqHz = 10）输出原始信号。

使用Quantizer 模块（采样周期 period = 0.01，量化间隔 QuantizationInterval = 0.1）进行采样量化。

下图中为两个信号的对比图，蓝色为 Sine 原始信号，红色为经过Quantizer 模块采样量化后信号。

调制

调制与解调的意义在于可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且使频谱资源得到充分利用。

为了演示的多样性，此处采用了 DSB Amplitude Modulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000），SSB Amplitude Modulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000），FM Modulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000，CarrierFrequency = 300，FrequencyDeviation = 100）三种调制方式分两路进行，SSB 调制解调链路构造和设置与 DSB 路一致，因此后续仅以 DSB 路为例，您可以酌情选择。

模块fMModulatorPassband_1的输入和输出如下图所示。

添加白噪声

将调制后的信号通过 AWGN Channel（period = 10000），引入噪声。

下图中蓝色为原始信号，黄色为加噪后信号。

解调

接下来对输入的信号进行解调，对应之前的调制方法，此处仍然采用了 DSB Amplitude Demodulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000，CutoffFrequency = 20），SSB Amplitude Demodulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000），FM Demodulator（period = 0.0001，SampleFrequency = 10000，CarrierFrequency = 300，FrequencyDeviation = 100）三种解调方式分两路进行，您可以酌情选择。

解调后的信号如下图所示。

数据处理

想要获得该调制解调系统的误差，解调后的数据仍需要进行一定的处理，首先使用 FixedDelay 模块（模型路径为 Modelica.Blocks.Nonlinear.FixedDelay ，延时分别为 0.0316 和 0.0366）处理由于调制解调引入的延迟，使得原始信号与输出信号同步。最后使用 Add （模型路径为 Modelica.Blocks.Math.Add ，系数请见图片）和 Abs（模型路径为 Modelica.Blocks.Math.Abs）对输出信号进行整型并计算误差。

为了方便观察，您可以在相应组件上添加适当的输出端口。

查看仿真结果

打开 DSB_FM_Delayed_Original 与 DSB_FM_Output，对比源信号与输出信号

打开 abs1.y，观察误差的变化

打开 SSB_FM_Delayed_Original 与 SSB_FM_Output，对比源信号与输出信号

打开 abs2.y，观察误差的变化

您可以观察到，无论是 DSB，还是 SSB，最后的全阶段误差范围都在 0.2 以内。