通信系統(tǒng)課程設(shè)計報告線性幅度調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計

1、通信系統(tǒng)課程設(shè)計報告 線性幅度調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計課題名稱 線性幅度調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計 學(xué)生姓名 班 級 xxxxxxxx 學(xué) 號 xxxxxxxx 指導(dǎo)教師 xxxxxxxx 設(shè)計地點 xxxxxxxx x 年 x 月 x 日目錄序言 3第1章 緒論41.1 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展41.2 幾種常見調(diào)制解調(diào)技術(shù)51.3 matlab仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用 5第2章 matlab簡介7第3章 通信系統(tǒng)課程設(shè)計基本要求與題目8第4章 線性調(diào)制與解調(diào)的基本原理94.1 幅度調(diào)制的一般模型 94.2 普通調(diào)幅（am）的基本原理 104.2.1. am信號的表達式、頻譜及帶寬104.2.2. am信號

2、的解調(diào) 114.3 雙邊帶調(diào)制（dsb）的基本原理 134.3.1. dsb信號的表達式、頻譜及帶寬 144.3.2. dsb信號的解調(diào)144.4 單邊帶調(diào)制（ssb）的基本原理154.4.1. ssb信號的表達式、頻譜及帶寬154.4.2. ssb信號的解調(diào) 16第5章 幅度調(diào)制系統(tǒng)的matlab仿真與分析 175.1 普通調(diào)幅（am）的仿真與分析 175.2 雙邊帶調(diào)制（dsb）的仿真與分析205.3 單邊帶調(diào)制（ssb）的仿真與分析 23參考文獻25體會與建議 26附錄 27序言在通信技術(shù)的發(fā)展中，通信系統(tǒng)的仿真是一個技術(shù)重點。這次課程設(shè)計的重點就是模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理

3、以及仿真，并在matlab軟件平臺上的仿真實現(xiàn)幾種常見的模擬調(diào)制方式。最常用最重要的模擬方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。常見的的調(diào)幅（am）,雙邊帶（dsb）和單邊帶（ssb）等調(diào)制就是幅度的幾個典型實例。在線性調(diào)制系統(tǒng)中，此次課程設(shè)計主要用調(diào)幅（am）,雙邊帶（dsb）和單邊帶（ssb）等調(diào)制為說明對象，從原理等方面進行分析闡述并進行仿真分析，說明其調(diào)制原理，并進行仿真分析。利用matlab對模擬調(diào)制系統(tǒng)進行仿真，結(jié)合matlab模塊和simulink工具箱的實現(xiàn)，對仿真結(jié)果進行分析，從而能夠更深入地掌握通信原理中掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識。通常，調(diào)制可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩

4、種方式。在模擬調(diào)制中，調(diào)制信號的取值是連續(xù)的：而數(shù)字調(diào)制中的調(diào)制信號的取值則為離散的。調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有重要的作用。通過調(diào)制，不僅可以進行頻譜搬移，把調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成合適于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號，而且它對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大的影響。調(diào)制方式往往決定了一個通信系統(tǒng)的性能。第1章 緒論1.1 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像都是消息。消息有模擬消息以及數(shù)字消息之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號后才能在通信系統(tǒng)中傳

5、輸。所以，信號是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。通信技術(shù)的發(fā)展歷史堪稱突飛猛進。載波通信、衛(wèi)星通信和移動通信技術(shù)正在向數(shù)字化、智能化、寬帶化發(fā)展。信息的數(shù)字轉(zhuǎn)換處理技術(shù)走向成熟，為大規(guī)模、多領(lǐng)域的信息產(chǎn)品制造和信息服務(wù)創(chuàng)造了條件。下面我們來看看有關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展歷史相關(guān)信息。美國英特爾公司副總裁摩爾提出了一個描述集成電路發(fā)展速度的所謂摩爾定律，即集成電路芯片的集成度每1218個月就翻一番，這一趨勢至今仍在延續(xù)。集成電路的廣泛應(yīng)用，為通信設(shè)備的微型化、智能化、自動化和數(shù)字化打下了堅實的基礎(chǔ)。目前，通信技術(shù)正在向著融合、寬帶、高速的方向發(fā)展。代表性的通信技術(shù)主要有：光纖通信；數(shù)據(jù)通信；移動通

6、信；智能網(wǎng)（in）技術(shù)。相應(yīng)的，通信文化也經(jīng)歷了三波浪潮，即模擬通信文化浪潮、數(shù)字通信文化浪潮和寬帶通信文化浪潮三個階段。受各國政治經(jīng)濟發(fā)展不平衡狀況的影響，通信文化的三波浪潮并不是齊頭并進的，而是參差不齊的。從全球范圍看，通信文化目前正在經(jīng)歷數(shù)字通信文化浪潮和寬帶通信文化浪潮。從嚴格意義上講，寬帶技術(shù)是數(shù)字通信技術(shù)的延伸，但是，考慮到寬帶技術(shù)對通信文化的潛在影響十分巨大，從某種意義上講不啻于是一場新的通信文化革命，所以我們特別將其剝離出來，以表征這種特殊性。在通信方面，從傳輸、交換到終端設(shè)備，從有線通信到無線通信，正在全面走向數(shù)字化，促進了通信技術(shù)從低速向高速、從單一語音通信向多媒體數(shù)據(jù)通信

7、轉(zhuǎn)變；在廣播電視和新聞媒體領(lǐng)域，節(jié)目制作、傳送和接收及印刷出版等均已開始實現(xiàn)數(shù)字化分布式處理。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大趨勢是試圖將整個國家或地區(qū)經(jīng)濟和社會進步的發(fā)展都架構(gòu)在信息網(wǎng)絡(luò)上，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟、網(wǎng)絡(luò)社會。與此同時，隨著計算機結(jié)構(gòu)和功能將向著微型化、超強功能、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，人機界面將更為友好。1.2 幾種常見調(diào)制解調(diào)技術(shù)在通信系統(tǒng)中，信道的頻段往往是有限的，而原始的通道信號的頻段與信道要求的頻段是不匹配的，這就要求將原始信號進行調(diào)制再進行發(fā)送。相應(yīng)的在接收端對調(diào)制的信號進行調(diào)解，恢復(fù)原始的信號，而且調(diào)制解調(diào)還可以在一定的程度上抑制噪聲對通信型號的干擾。調(diào)制解調(diào)技術(shù)按照通信信號是模擬的還是數(shù)字的

8、可分為模擬調(diào)制調(diào)制和數(shù)字調(diào)制解調(diào)。但不論是模擬調(diào)制解調(diào)還是數(shù)字調(diào)制解調(diào)，都是通過將通信信號的信息加載到載波的幅度、頻率或者相位上，因此調(diào)制解調(diào)可有分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。通信系統(tǒng)有不同的分類的方法，根據(jù)是否采用調(diào)制，將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶傳輸?；鶐鬏斒菍⑽唇?jīng)頻帶調(diào)制的信號直接傳送，調(diào)制的方式有很多。1.3 matlab仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗等分析設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要,通信系統(tǒng)計算機模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性.。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型,利用計算機進行實驗研究的一種方法.它具有利用模型進行

9、仿真的一系列優(yōu)點,如費用低,易于進行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗,以及易于實現(xiàn)完全相同條件下的重復(fù)試驗等。matlab仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。matlab是一種交互式的、以矩陣為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)環(huán)境,它用于科學(xué)和工程的計算與可視化。matlab的編程功能簡單,并且很容易擴展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。應(yīng)用matlab可方便地解決復(fù)雜數(shù)值計算問題。matlab具有強大的simulink動態(tài)仿真環(huán)境,可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。simulink支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng),也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng);simulink為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形

10、接口,它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比,更直觀、方便和靈活。用戶可以在matlab和simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包(communication toolbox,也叫commlib,通信工具箱)是matlab語言中的一個科學(xué)性工具包,提供通信領(lǐng)域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計和分析的功能,可以在matlab環(huán)境下獨立使用,也可以配合simulink使用。另外，matlab的圖形界面功能gui（graphical user interface）能為仿真系統(tǒng)生成一個人機交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。因此，matlab在通信系統(tǒng)

11、仿真中得到了廣泛應(yīng)用，本文也選用該工具對數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進行仿真。第2章 matlab簡介matlab是mathworks公司開發(fā)的一種跨平臺的，用于矩陣數(shù)值計算的簡單高效的數(shù)學(xué)語言，與其它計算機高級語言如c，c+，fortran，basic，pascal等相比，matlab語言編程要簡潔得多，編程語句更加接近數(shù)學(xué)描述，可讀性好，其強大的圖形功能和可視化數(shù)據(jù)處理能力也是其它高級語言望塵莫及的。對于具有任何一門高級語言基礎(chǔ)的讀者來說，學(xué)習(xí)matlab十分容易。但是，要用好matlab卻不是在短時間就可以達到的。這并不是因為matlab語言復(fù)雜難懂，而是實際問題的求解往往更多的是需要使用者具備數(shù)學(xué)知識

12、和專業(yè)知識。matlab使得人們擺脫了常規(guī)計算機編程的繁瑣，讓人們能夠?qū)⒋蟛糠志ν度氲窖芯繂栴}的數(shù)學(xué)建模上?？梢哉f，應(yīng)用matlab這一數(shù)學(xué)計算和系統(tǒng)仿真的強大工具，可以使科學(xué)研究的效率得以成百倍的提高。目前，matlab已經(jīng)廣泛用于理工科大學(xué)從高等數(shù)學(xué)到幾乎各門專業(yè)課程之中，成為這些課程進行虛擬實驗的有效工具。在科研部門，matlab更是極為廣泛地得到應(yīng)用，成為全球科學(xué)家和工程師進行學(xué)術(shù)交流首選的共同語言。在國內(nèi)外許多著名學(xué)術(shù)期刊上登載的論文，大部分的數(shù)值結(jié)果和圖形都是借助matlab來完成的。 與其它高級語言相比較，matlab具有獨特的優(yōu)勢：(1) matlab是一種跨平臺的數(shù)學(xué)語言。

13、(2) matlab是一種超高級語言。(3) matlab語法簡單，編程風(fēng)格接近數(shù)學(xué)語言描述，是數(shù)學(xué)算法開發(fā)和驗證的最佳工具。(4) matlab計算精度很高。(5) matlab具有強大的繪圖功能。(6) matlab具有串口操作、聲音輸入輸出等硬件操控能力。(7) matlab程序可以直接映射為dsp芯片可接受的代碼，大大提高了現(xiàn)代電子通信設(shè)備的研發(fā)效率。 (8)matlab的程序執(zhí)行效率比其它語言低。第3章 通信系統(tǒng)課程設(shè)計基本要求與題目基于matlab的通信系統(tǒng)課程設(shè)計要求要求：1.建立通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，確定總的系統(tǒng)功能，將各部分功能模塊化，并找出各部分之間的關(guān)

14、系，畫出系統(tǒng)框圖2.熟悉仿真工具，采用m編程或simulink模塊化設(shè)計，組建通信系統(tǒng) 首先新建一個m文件，再根據(jù)系統(tǒng)原理框圖畫出軟件實現(xiàn)流程圖，然后根據(jù)流程編寫相應(yīng)程序，最后對代碼進行修正優(yōu)化，最終實現(xiàn)系統(tǒng)功能3.根據(jù)系統(tǒng)新能指標，設(shè)置和調(diào)整各模塊參量及初始變量值4.實現(xiàn)系統(tǒng)運行仿真，觀察分析結(jié)果（計算的數(shù)據(jù)，顯示的圖形）線性幅度調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計指標要求：（1）信源為fm=1hz,am=1v的余弦信號，載波fc=10hz（2）根據(jù)線性幅度調(diào)制原理，確定調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計方案（3）畫出am,dsb,ssb調(diào)制解調(diào)信號時域波形和頻譜圖（4）對數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析第4章 線性調(diào)制與解調(diào)的基本原理4.1 幅

15、度調(diào)制的一般模型 幅度調(diào)制時用調(diào)制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖所示：圖4-1-1 幅度調(diào)制器的一般模型圖中，為調(diào)制信號，為已調(diào)信號，為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號的時域和頻域一般表達式分別為 （3-1）式中，為調(diào)制信號的頻譜，為載波角頻率。由以上表達式可見，對于幅度調(diào)制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。 在上圖的一般模型中，適當選擇濾波器的特性，便可得到各種幅度調(diào)制信號，例

16、如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（am）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（dsb-sc）、單邊帶調(diào)制（ssb）和殘留邊帶調(diào)制（vsb）信號等。4.2 普通調(diào)幅（am）的基本原理4.2.1. am信號的表達式、頻譜及帶寬 在上圖中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（1），調(diào)制信號疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（am）信號。 am調(diào)制器模型如下圖所示。圖4-2-1 am調(diào)制器模型am信號的時域和頻域表達式分別為 式中，為外加的直流分量；可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0，即am信號的典型波形和頻譜分別如下圖（a）、（b）所示，圖中假定調(diào)制信號的上限頻率為。顯然，調(diào)制信號的帶寬為。 圖4-2

17、-2 am信號的典型波形和頻譜圖由圖（a）可見，am信號波形的包絡(luò)與輸入基帶信號成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號。 但為了保證包絡(luò)檢波時不發(fā)生失真，必須滿足 ，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。由它的頻譜圖可知，am信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號的完整信息。故am信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即式中，為調(diào)制信號的帶寬，為調(diào)制信號的最高頻率。4.2.2. am信號的解調(diào)調(diào)制過

18、程的逆過程叫做解調(diào)。am信號的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號還原為調(diào)制信號。 am信號的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。1）相干解調(diào)由am信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復(fù)出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖圖4-2-3 相干解調(diào)原理圖將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波，得由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復(fù)。2）包絡(luò)檢波法由的波形

19、可見，am信號波形的包絡(luò)與輸入基帶信號成正比，故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號。包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成，如下圖所示。圖4-2-4 包絡(luò)檢波原理圖上圖為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路及其輸出波形，電路由二極管d、電阻r和電容c組成。當rc滿足條件時，包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號的包絡(luò)十分相近，即的波紋，可由lpf濾除。包絡(luò)檢波器輸出的信號中，通常含有頻率為的波紋，可由lpf濾除。圖4-2-5 串聯(lián)型包絡(luò)檢波器電路及其輸出波形包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點是：解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；解調(diào)電路簡單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號，大大

20、降低實現(xiàn)難度。故幾乎所有的調(diào)幅（am）式接收機都采用這種電路。綜上所述，可以看出，采用常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制傳輸信息的好處是解調(diào)電路簡單，可采用包絡(luò)檢波法。缺點是調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了大部分功率，白白浪費掉。如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（dsb-sc）。4.3 雙邊帶調(diào)制（dsb）的基本原理4.3.1. dsb信號的表達式、頻譜及帶寬在幅度調(diào)制的一般模型中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（1），調(diào)制信號中無直流分量，則輸出的已調(diào)信號就是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號，或稱抑制載波雙邊帶（dsb-sc）調(diào)制信號，簡稱雙邊帶（dsb）信號。dsb調(diào)制

21、器模型如圖3-7所示?？梢奷sb信號實質(zhì)上就是基帶信號與載波直接相乘，其時域和頻域表示式分別為圖4-3-1 dsb調(diào)制模型器圖可見 ，dsb信號的包絡(luò)不再與成正比，故不能進行包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)；除不再含有載頻分量離散譜外，dsb信號的頻譜與am信號的完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。故dsb信號是不帶載波的雙邊帶信號，它的帶寬與am信號相同，也為基帶信號帶寬的兩倍， 即式中，為調(diào)制信號帶寬，為調(diào)制信號的最高頻率。4.3.2. dsb信號的解調(diào)dsb信號只能運用相干解調(diào)，其模型與am信號相干解調(diào)時完全相同，如圖3-4所示。此時，乘法器輸出經(jīng)低通濾波器濾除高次項，得即無失真地恢復(fù)出原始電

22、信號。抑制載波的雙邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；調(diào)制電路簡單，僅用一個乘法器就可實現(xiàn)。缺點是占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號的2倍。4.4 單邊帶調(diào)制（ssb）的基本原理由于dsb信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的，皆攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，僅傳輸其中一個邊帶就夠了。這就又演變出另一種新的調(diào)制方式單邊帶調(diào)制（ssb）。4.4.1. ssb信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生ssb信號的方法很多，其中最基本的方法有濾波法和相移法。 （1）用濾波法形成ssb信號用濾波法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理圖如圖所示，圖中的為單邊帶濾波器。產(chǎn)生ssb信號最直觀方法的是，將設(shè)計成具有理

23、想高通特性或理想低通特性的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個邊帶通過，而濾除另一個邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號時即為，產(chǎn)生下邊帶信號時即為。圖4-4-1 ssb信號的濾波法產(chǎn)生顯然，ssb信號的頻譜可表示為用濾波法實現(xiàn)ssb信號，原理框圖簡潔、直觀，但存在的一個重要問題是單邊帶濾波器不易制作。這是因為，理想特性的濾波器是不可能做到的，實際濾波器從通帶到阻帶總有一個過渡帶。濾波器的實現(xiàn)難度與過渡帶相對于載頻的歸一化值有關(guān)，過渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實現(xiàn)。而一般調(diào)制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過調(diào)制后得到的dsb信號的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過一個邊帶而濾除另一個，要求單邊帶濾波器在

24、附近具有陡峭的截止特性即很小的過渡帶，這就使得濾波器的設(shè)計與制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，實際中往往采用多級調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級的過渡帶歸一化值，減小實現(xiàn)難度。（2）用相移法形成ssb信號可以證明，ssb信號的時域表示式為式中，“”對應(yīng)上邊帶信號，“+”對應(yīng)下邊帶信號；表示把的所有頻率成分均相移，稱是的希爾伯特變換。根據(jù)上式可得到用相移法形成ssb信號，如圖3-12所示。圖中，為希爾伯特濾波器，它實質(zhì)上是一個寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對中的任意頻率分量均相移。圖4-4-2 相移法形成ssb信號的模型相移法形成ssb信號的困難在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作，該網(wǎng)絡(luò)要對調(diào)制信號的所有頻率分量嚴格相移，

25、這一點即使近似達到也是困難的。4.4.2. ssb信號的解調(diào)從ssb信號調(diào)制原理圖中不難看出，ssb信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號成正比，因此ssb信號的解調(diào)也不能采用簡單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)，如圖所示。圖4-4-3 ssb信號的相干解調(diào)此時，乘法器輸出經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為因而可得到無失真的調(diào)制信號。綜上所述，單邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；頻帶寬度只有雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點是單邊帶濾波器實現(xiàn)難度大。第5章 幅度調(diào)制系統(tǒng)的matlab仿真與分析5.1 普通調(diào)幅（am）的仿真與分析am調(diào)制程序如下%顯示模擬調(diào)制的波形及解調(diào)方法am,文件mam.m%信源

26、close all;clear all;dt=0.001; %時間采樣間隔fm=1;%信源最高頻率fc=10;%載波中心頻率t=5;%信號時長t=0:dt:t;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源%n0=0.01;%白噪單邊功率譜密度%am modulationa=2;s_am=(a+mt).*cos(2*pi*fc*t);b=2*fm;%帶通濾波器帶寬%noise=noise_nb(fc,b,n0,t);%窄帶高斯噪聲產(chǎn)生%s_am=s_am+noise;figure(1)subplot(311)plot(t,s_am);hold on;%畫出am信號波形plot(t,

27、a+mt,r-);%標出am的包絡(luò)title(am調(diào)制信號及其包絡(luò))xlabel(t);%am demodulationrt=s_am.*cos(2*pi*fc*t);%相干解調(diào)rt=rt-mean(rt);f,rf=t2f(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);%低通濾波subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t)subplot(313)f,sf=t2f(t,s_am);%調(diào)制信號頻譜plot(f,sf);hold on;axis(0 15 0 5000);ti

28、tle(dsb信號頻譜)xlabel(f);仿真波形圖5-1-1：分析：由頻譜可以看出，am信號的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，am信號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。對am信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方式是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。由am仿真分析可得出：（1）此調(diào)制方式占用頻帶較寬，已調(diào)信號的頻帶寬度是調(diào)制信號的頻帶的兩倍；（2）由于被調(diào)信號的包絡(luò)就是調(diào)制信號疊加一個直流，所以容易實現(xiàn)峰值包絡(luò)解調(diào)；（3）含有正弦載波分量，即有部分功率耗用在載波上，而沒有用于

29、信息的傳送；（4）從效率上看，常規(guī)調(diào)幅幅度方式效率較低，但調(diào)制和解調(diào)過程簡單。5.2 雙邊帶調(diào)制（dsb）的仿真與分析dsb調(diào)制程序如下；%顯示模擬調(diào)制的波形及解調(diào)方法dsb,文件mdsb.m%信源close all;clear all;dt=0.001; %時間采樣間隔fm=1;%信源最高頻率fc=10;%載波中心頻率t=5;%信號時長t=0:dt:t;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源%n0=0.01; %白噪聲單邊功率譜密度%dsb modulations_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);b=2*fm;%noise=noise_nb(fc,b,n0,

30、t);%s_dsb=s_dsb+noise;figure(1)subplot(311)plot(t,s_dsb);hold on;%畫出dsb信號波形plot(t,mt,r-);%標出mt的波形title(dsb調(diào)制信號)xlabel(t);%dsb demodulationrt=s_dsb.*cos(2*pi*fc*t);rt=rt-mean(rt);f,rf=t2f(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t);subpl

31、ot(313)f,sf=t2f(t,s_dsb);plot(f,sf);hold on;axis(0 15 0 2000);title(dsb信號頻譜)xlabel(f);仿真波形圖5-2-1：分析：由圖可以看出dsb調(diào)制有如下特點：（1）dsb信號的幅值仍隨調(diào)制信號變化，但與普通調(diào)幅波不同，它的包絡(luò)不再在載波振幅上下變化；（2）dsb信號的高頻載波相位在調(diào)制電壓零交點處（調(diào)制電壓正負交替時候）要突變180度；(3)dsb調(diào)制，信號仍集中在載頻附近，由于dsb調(diào)制抑制了載波，它的全部功率為邊帶占有，輸出功率都是有用信號，它比普通調(diào)幅波經(jīng)濟，但在頻帶利用率上沒有改進；（4）dsb的頻譜相當于從a

32、m波頻譜圖中將載頻去掉后的頻譜。進一步觀察dsb信號的仿真圖形可見，上下半軸對稱，這是因為上下兩個邊帶所含的消息完全相同，故從消息傳送的角度看，發(fā)送一個邊帶即可，這樣不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且頻帶的寬度也縮小一半。5.3 單邊帶調(diào)制（ssb）的仿真與分析ssb調(diào)制程序如下：%顯示模擬調(diào)制的波形及解調(diào)方法ssb,文件mssb.m%信源close all;clear all;dt=0.001;%時間采樣間隔fm=1;%信源最高頻率fc=10;%載波中心頻率t=5;%信號時長t=0:dt:t;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源%ssb modulations_ssb=real

33、(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t);b=fm;%帶通濾波器帶寬figure(1)subplot(311)plot(t,s_ssb);hold on;%畫出ssb信號波形plot(t,mt,r-);%標出mt的包絡(luò)title(ssb調(diào)制信號)xlabel(t);%ssb demodulationrt=s_ssb.*cos(2*pi*fc*t);%相干解調(diào)rt=rt-mean(rt);f,rf=t2f(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);%低通濾波subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干

34、解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t)subplot(313)f,sf=t2f(t,s_ssb);%單邊帶信號頻譜plot(f,sf);hold on;axis(0 15 0 4000);title(dsb信號頻譜)xlabel(f);仿真波形圖5-3-1：分析：ssb信號的解調(diào)和dsb一樣，不能采用簡單的包絡(luò)檢波，因為ssb信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以采用相干解調(diào)法，即對ssb信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方法是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。單頻調(diào)制信號仍是等幅波，但它與原載波的電壓是不同的。ssb的振幅與調(diào)制信號的幅

35、度成正比，它的頻率隨調(diào)制信號的頻率不同而不同，因而它含消息特征。單邊帶信號的包絡(luò)與調(diào)制信號的包絡(luò)形狀相同。參考文獻1 樊昌信.曹麗娜等.通信原理（第六版）.北京.國防工業(yè)出版社.2006.2 張志德.林霖.基于smiulink仿真的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能分析.現(xiàn)代電子技術(shù).2009(21).118120.3 劉敏.魏玲等.matlab通信仿真與應(yīng)用.北京.國防工業(yè)出版社.2001.4 郭文彬.桑林等.通信原理-基于matlab的計算機仿真（第一版）.北京.北京郵電大學(xué)出版社.2006.5 鄧華.張振中.張海洋等.matlab通信仿真及應(yīng)用實例詳解(第一版).北京.人民郵電出版社.2003.體會與建議為期兩周的通信原理課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，由于我對于matlab這款軟件的使用比較生疏。再者對于通信