抑制載波單邊帶調(diào)幅(SSB)和解調(diào)的實(shí)現(xiàn)

1、學(xué)號(hào)： 2011 - 2012 學(xué)年 第 1 學(xué)期 高頻電子課程設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目： 抑制載波單邊調(diào)幅（SSB）和解調(diào)的實(shí)現(xiàn) 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 電氣工程系2011 年 12月25 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)一設(shè)計(jì)目的抑制載波單邊帶調(diào)幅（SSB）和解調(diào)的實(shí)現(xiàn)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)用MATLAB產(chǎn)生一個(gè)頻率為 1Hz，功率為 1 的余弦信號(hào) ，設(shè)載波頻率為 10Hz。 用抑制載波的單邊帶調(diào)幅實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。三、具體要求采用MATLAB或者其它軟件工具實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行抑制載波單邊帶調(diào)幅（SSB）和解調(diào)，并且繪制：信號(hào)及其頻譜；SSB調(diào)制信號(hào)及其頻譜；SSB調(diào)制

2、信號(hào)的功率譜密度；相干解調(diào)后的信號(hào)波形。摘 要單邊帶調(diào)制從1933年開(kāi)始，在短波通信中，大多越洋電話和洲際電話都用導(dǎo)頻制單邊帶傳輸。自1954年以來(lái)，載頻全抑制單邊帶調(diào)制迅速在軍用和許多專用無(wú)線電業(yè)務(wù)中取代調(diào)幅制。在載波電話、微波多路傳輸和地空的電話通信中，單邊帶技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，并且已使用在衛(wèi)星至地面的信道和移動(dòng)通信系統(tǒng)中。單邊帶調(diào)制是將消息的頻譜從基帶移到一個(gè)較高的頻率上，而且在平移后的信號(hào)頻譜內(nèi)原有頻率分量的相對(duì)關(guān)系保持不變的調(diào)制技術(shù)。單邊帶 (SSB)調(diào)制也可看作是調(diào)幅(AM)的一種特殊形式。調(diào)幅信號(hào)頻譜由載頻和上、下邊帶組成，被傳輸?shù)南趦蓚€(gè)邊帶中，而且每一邊帶包含有完整

3、的被傳輸?shù)南ⅰＲ虼?，只要發(fā)送單邊帶信號(hào)，就能不失真地傳輸消息。顯然，把調(diào)幅信號(hào)頻譜中的載頻和其中一個(gè)邊帶抑制掉后，余下的就是單邊帶信號(hào)的頻譜。目 錄高頻電子課程設(shè)計(jì)第一章、設(shè)計(jì)目的和意義1、設(shè)計(jì)目的研究模擬連續(xù)信號(hào)在SSB線性調(diào)制中的信號(hào)波形與頻譜，了解調(diào)制信號(hào)是如何搬移到載波附近。 2設(shè)計(jì)意義（1） 加深對(duì)模擬線性調(diào)制SSB的工作原理的理解。 （2） 了解產(chǎn)生調(diào)幅波（AM）和抑制載波單邊帶波（SSBAM）的調(diào)制方式，以及兩種波之間的關(guān)系。 （3） 了解用濾波法產(chǎn)生單邊帶SSBAM的信號(hào)的方式和上下邊帶信號(hào)的不同。 （4） 了解在相干解調(diào)中存在同步誤差（頻率誤差、相位誤差）對(duì)解調(diào)信號(hào)的影響從

4、而了解使用同頻同相的相干載波在相干解調(diào)中的重要性。 第二章、設(shè)計(jì)原理信號(hào)的調(diào)制主要是在時(shí)域上乘上一個(gè)頻率較高的載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率的搬移，使有用信號(hào)容易被傳播。單邊帶調(diào)幅信號(hào)可以通過(guò)雙邊帶調(diào)幅后經(jīng)過(guò)濾波器實(shí)現(xiàn)。雙邊帶調(diào)制中上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，它們所攜帶的信息相同，完全可以用一個(gè)邊帶來(lái)傳輸全部消息。這種傳輸方式除了節(jié)省載波功率之外，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，即為單邊帶調(diào)制。單邊帶調(diào)制中只傳送雙邊帶調(diào)制信號(hào)的一個(gè)邊帶。因此傳送單邊帶信號(hào)的最直接的方法是讓雙邊帶信號(hào)通過(guò)一個(gè)單邊帶濾波器，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號(hào)。我們把這種方法稱為濾波法，它是最簡(jiǎn)單也是最常用的方法。因此，我們只需傳送一個(gè)

5、邊帶信號(hào)就可以達(dá)到信息傳輸?shù)哪康?，以?jié)省傳輸帶寬、提高信道利用率。這就是單邊帶調(diào)制（SSBSC）。產(chǎn)生SSB信號(hào)有移相法和濾波法。本設(shè)計(jì)采用濾波法，即，將已產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)通過(guò)一個(gè)帶通濾波器，根據(jù)該濾波器傳遞函數(shù)的不同，可分別得到下邊帶信號(hào)和上邊帶信號(hào)。SSB信號(hào)可表示為：式中：是m（t）的所有頻率成分移相的信號(hào)，稱為的希爾伯特信號(hào)。式中符號(hào)取“-”產(chǎn)生上邊帶，取“+”產(chǎn)生下邊帶。圖2.1 單邊帶信號(hào)的濾波法形成 濾波法的原理方框圖如圖2.1所示，圖中為單邊帶濾波器的傳遞函數(shù)，對(duì)于保留上邊帶的單邊帶調(diào)制來(lái)說(shuō)，有對(duì)于保留下邊帶的單邊帶調(diào)制來(lái)說(shuō)，則取為帶通濾波器，于是單邊帶信號(hào)的頻譜為總電路圖見(jiàn)附

6、錄第三章、詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟1、 信號(hào)的產(chǎn)生由題意可知，未調(diào)信號(hào)的頻率f=1Hz，功率P=1W，載波頻率10Hz。設(shè)采用時(shí)間為0.001S，頻率分辨率為0.1。由于正弦信號(hào)的功率與幅值有以下關(guān)系： ，可以求出未調(diào)信號(hào)幅值。所以未調(diào)信號(hào)表達(dá)為：m=Am*cos(2*pi*ft*t)。2、 信號(hào)的調(diào)制由于SSB是通過(guò)濾波法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)公式實(shí)現(xiàn)DSB信號(hào)，并通過(guò)傅立葉變換得其頻譜，然后去除上邊頻分量得到下邊頻分量LSSB，再通過(guò)傅立葉反變換即可產(chǎn)生攜帶下邊頻的單邊帶調(diào)幅信號(hào)即u信號(hào)。在MATLAB中fftseq函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)傅立葉變換，iff函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)傅立葉反變換。3、 信號(hào)的解調(diào)單邊帶信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：

7、，將已調(diào)信號(hào)u與同頻同相的載波相乘后可以得到含源信號(hào)的表達(dá)試，通過(guò)截至頻率合理的低通濾波器就能將源信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。在MATLAB中，低通濾波器可以floor函數(shù)實(shí)現(xiàn)。4、程序代碼t0=1;ts=0.001;fc=10;fs=1/ts;df=0.3;t=-t0/2:ts:t0/2;m=sqrt(2)*cos(2*pi*t); c=cos(2*pi*fc.*t); %定義載波同相分量%b=sin(2*pi*fc.*t); v=m.*c+imag(hilbert(m).*b;u=m.*c-imag(hilbert(m).*b;M,m,dfl=fftseq(m,ts,df);M=M/fs;U,u,dfl

8、=fftseq(u,ts,df);U=U/fs;V,v,dfl=fftseq(v,ts,df);V=V/單邊帶調(diào)制與解調(diào)設(shè)計(jì)與仿真fs;f=0:dfl:dfl*(length(m)-1)-fs/2;hold on;figure(1)subplot(1,2,1)plot(t,m(1:length(t);axis(-1,1,-2,2);xlabel('時(shí)間'); title('未調(diào)信號(hào)')subplot(1,2,2); plot(f,abs(fftshift(M)xlabel('頻率'); title('未調(diào)信號(hào)的頻譜')hold o

9、n; figure(2);plot(t,c(1:length(t); axis(-0.1,0.1,-2,2)xlabel('時(shí)間'); title('載波')figure(3);subplot(2,2,1)plot(t,u(1:length(t);axis(-0.2,0.2,-1.5,1.5); xlabel('時(shí)間');title('上邊帶已調(diào)信號(hào)') subplot(2,2,2)plot(t,v(1:length(t)axis(-0.2,0.2,-1.5,1.5); xlabel('時(shí)間')title('

10、;下邊帶已調(diào)信號(hào)'); subplot(2,2,3)plot(f,abs(fftshift(U)title('上邊帶已調(diào)信號(hào)的頻譜'); xlabel('頻率');subplot(2,2,4); plot(f,abs(fftshift(V)title('下邊帶已調(diào)信號(hào)的頻譜'); xlabel('頻率')第四章、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析1、 仿真結(jié)果：圖1：未調(diào)信號(hào)及其頻譜圖2：載波信號(hào)圖3：已調(diào)信號(hào)及其頻譜圖4：功率普密度及解調(diào)后的信號(hào)2、 仿真分析 從圖1中可以看出，未調(diào)信號(hào)頻率為1Hz。從頻譜角度上看，在0處出現(xiàn)沖擊，這是由正

11、弦信號(hào)的頻率特性確定的。由抑制載波雙邊帶調(diào)幅調(diào)制出來(lái)的信號(hào)是以正弦信號(hào)為包絡(luò)的不等值正弦信號(hào)組成的波形，經(jīng)過(guò)濾除上邊帶后得到圖3的攜帶下邊帶信號(hào)的已調(diào)信號(hào)，及經(jīng)過(guò)濾除下邊帶后得到圖3的嚇呆上邊帶信號(hào)的已調(diào)信號(hào)。調(diào)制過(guò)程就是將信號(hào)的頻譜進(jìn)行搬移，將其搬運(yùn)到載波附近的頻率點(diǎn)上。下圖是分別對(duì)應(yīng)上、下邊帶信號(hào)的頻譜圖。與圖1中的頻譜圖進(jìn)行比較能清晰地看出，頻域信號(hào)已經(jīng)被搬移到載波的附件。圖2為載波信號(hào)的波形。從圖4功率普密度圖中看到，已調(diào)信號(hào)的功率主要集中在10Hz附件，主要是因?yàn)樾盘?hào)頻率已經(jīng)被搬運(yùn)到載波附件的原因。經(jīng)過(guò)濾波器后，信號(hào)的大致形狀已經(jīng)被恢復(fù)，但由于調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程中信號(hào)產(chǎn)生了相移，所以與

12、未調(diào)信號(hào)相比，相位發(fā)送了較大的變化。第五章、參考文獻(xiàn) 1 程佩青. 數(shù)字信號(hào)處理教程（第三版）. 清華大學(xué)出版社，20072 劉衛(wèi)國(guó). MATLAB程序設(shè)計(jì)教程. 中國(guó)水利水電出版社，20053 宋祖順. 現(xiàn)代通信原理. 電子工業(yè)出版社，20074 余成波. 數(shù)字信號(hào)處理. 清華大學(xué)出版社，2006- 13 -第六章、自我評(píng)價(jià)指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)（手寫(xiě)>300字）課程設(shè)計(jì)成績(jī)指導(dǎo)老師201 年 月 日第五章、設(shè)計(jì)體會(huì)本周我們的課程設(shè)計(jì)是抑制載波單邊帶調(diào)幅（SSB）和解調(diào)的實(shí)現(xiàn),通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我得到了很大的收獲：通過(guò)對(duì)程序的設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步熟悉了MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì)MATLAB的一些基本操作和應(yīng)用有了更深入的了解。如：公式編輯器的使用，有要求的正弦信號(hào)的產(chǎn)生，基本圖形的繪制和各種的函數(shù)的使用等。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)使我對(duì)通信電路課本上學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)有了更深入的理解和掌握。比如對(duì)信