[经验]

如何在Python中编写模拟器

2021-1-11 16:40:52

1157 python 模拟器

　　本文将介绍FSK的一些背景知识，并演示如何在Python中编写模拟器。
　　频移键控背景
　　频移键控（FSK）的目的是调制数字信号，以便可以无线传输。流行的无线标准蓝牙使用略微修改的FSK形式，称为高斯FSK。本文将重点介绍二进制FSK，它使用两个频率值来表示二进制值1和0.数据被转换为这些频率，传输，然后解调。有许多方法/电路来调制和解调FSK信号。本文将重点介绍一种比较可行的方法。
　　本文中建模的发射器将基于数据值创建两个不同的频率，使用合成器或压控振荡器（VCO）在电路中实现。
　　本文中使用的接收器借用了模拟FM的概念。通过将频率变化转换为幅度变化来解调FM。然后，可以使用解调幅度调制（AM）的技术。接收器将使用微分器将频率转换为幅度，然后使用包络检测器+低通滤波器来移除载波频率并保留数据。再使用数据限幅器将模拟值转换为数字信号。
　　
　　该过程可以通过以下等式在数学上表示。
　　数据输入
　　m（t）数据信号。如果数据是：
　　0：m（t）= + f dev
　　1：m（t）= -f dev
　　要使用VCO实际实现此功能，您需要阅读VCO的数据表，找出要应用的电压，以获得所需的频率。
　　f dev 频率偏差。载波频率的变化量。
　　VCO
　　VCO将数字信号转换为两个不同的频率，表示为 fC+ fdev和 fC- fdev。
　　
　　y 传输信号
　　A 传输信号的幅度
　　fC 载频
　　噪声信道
　　由空中传输信号将引入噪声。通过添加项n（t）来模拟该噪声。如果噪声变得太强，或者信号的幅度变得太弱，则无法解调数据。
　　
　　微分器
　　接收信号通过微分器，以便将数据信号与载波频率分开：
　　
　　将幅度集中到一个项，并降低相移来简化这个等式，由于频率的不断变化，可知dm（t）/ dt为0：
　　
　　这个例子忽略了相移，因为它是一个常数，我们可以解释它。在现实生活中，某种时钟恢复或位同步方案是需要的。
　　
　　信封检测器+过滤器
　　需要包络检测器将高频载波与调制到幅度上的低频数字数据分开。滤波器是低通类型，仅允许数字数据通过。
　　
　　数据限幅器
　　数据限幅器消除了DC偏移和一些噪声，这些噪声会导致数字信号被正确读取出现问题。留下噪声项是因为限幅器无法消除所有噪声，如果噪声相对于信号（信噪比）足够大，则信号将变得不可读。在限幅器之后，我们留下了原始信号。
　　
　　模拟
　　要求
　　Python 2.7
　　numpy
　　matplotlib
　　SciPy
　　数据输入和设置变量
　　代码的首要部分是导入所需的库，设置FSK参数，并定义绘图功能。实际模拟首先创建一个随机零和一组数组，用作数据流。