通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告示例 2

1、 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院通信原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 單邊帶幅度調(diào)制 院 系 天平學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 學(xué)生姓名 周昭飛 學(xué) 號(hào) 起迄日期 2014年6月16日2014年6月30日 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 石湖c409 指導(dǎo)教師 鄒 優(yōu) 敏 1.設(shè)計(jì)目的1 加深理解模擬線性單邊幅度調(diào)制（SSB）的原理。2 熟悉MATLAB相關(guān)函數(shù)的運(yùn)用。3 掌握參數(shù)設(shè)置方法和性能分析方法。4 掌握產(chǎn)生單邊調(diào)幅信號(hào)的方法和解調(diào)的原理。5 通過利用MATLAB實(shí)現(xiàn)單邊調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)了解相干解調(diào)的重要性。2. 系統(tǒng)描述濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)的模型如下圖所示圖2.1 濾波法調(diào)制圖LPF、HPF需要理想的形式 ,但是實(shí)際上是做不到的

2、 ,過渡帶不可能是0。因此需要采用多級(jí)調(diào)制6。采用二級(jí)調(diào)制的系統(tǒng)框圖如下圖所示圖2.2 二級(jí)調(diào)制模型圖 工作原理:當(dāng)頻率較低的時(shí)候,濾波器具有陡峭的頻率,因此是一個(gè)截止頻率點(diǎn)較低的低通或高通濾波器。是一個(gè)帶通濾波器,通常截止頻率點(diǎn)選得較高。二次調(diào)制的調(diào)制頻率需滿足:載波信號(hào)的頻率+載波信號(hào)的頻率=。用濾波法形成上邊帶信號(hào)的頻譜圖如下圖所示 圖2.3 濾波法形成上邊帶信號(hào)的頻譜圖濾波法的技術(shù)難點(diǎn)是邊帶濾波器的制作。因?yàn)閷?shí)際濾波器在載頻處都不具有陡峭的截止特性，而是有一定的過渡帶8。SSB信號(hào)的頻域表示直觀、簡(jiǎn)明，但其實(shí)域表示時(shí)的推導(dǎo)比較困難，需借助希爾伯特變化來表示。設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為 （2.1）

3、載波為 （2.2）則DSB信號(hào)的時(shí)域表示式為 = （2.3） 保留上邊帶，則有 （2.4）保留下邊帶，則有 （2.5） 式中：“-”表示上邊帶信號(hào)；“+”表示下邊帶信號(hào)。利用希爾伯特變換可把上式改寫為 （2.6）移相法產(chǎn)生SSB信號(hào)的模型如下圖所示圖2.4移相法調(diào)制圖圖中-為相移網(wǎng)絡(luò); 經(jīng)過相移網(wǎng)絡(luò)后,輸出為。經(jīng)過相移網(wǎng)絡(luò)后,將所有的頻率成份移相-,實(shí)際上是一個(gè)希爾波特(Hilbert)變換(也可以用一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)來代替) 。3. 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)1. 查閱MATLAB相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計(jì)要求利用matlab產(chǎn)生我們需要的信號(hào)。 Fc=100000hzf=10000hz; %調(diào)制頻率a=2

4、; %調(diào)制信號(hào)幅度m2=a*cos(f*2*pi*t); %調(diào)制信號(hào)b=3; %調(diào)頻信號(hào)幅度m1=b*cos(Fc*2*pi*t1); %調(diào)頻信號(hào)2. 利用MATLAB相關(guān)函數(shù)對(duì)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)信號(hào)SSB調(diào)制采用MATLAB函數(shù)modulate實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)格式為： Y = MODULATE(X,Fc,Fs,METHOD,OPT) X為基帶調(diào)制信號(hào)，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)s為抽樣頻率，METHOD為調(diào)制方式選擇，SSB調(diào)制時(shí)為amssb，OPT在DSB調(diào)制時(shí)可不選，F(xiàn)s需滿足Fs > 2*Fc + BW，BW為調(diào)制信號(hào)帶寬。 本次試驗(yàn)利用程序（lssb=y.*c+imag(hilbert(y).

5、*b; ）得到下邊帶信號(hào)。SSB信號(hào)解調(diào)采用MATLAB函數(shù)ademod實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)使用格式為： X = ademod (Y,Fc,Fs,METHOD,OPT) Y為SSB已調(diào)信號(hào)，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)s為抽樣頻率，METHOD為解調(diào)方式選擇，SSB解調(diào)時(shí)為amssb，OPT在DSB調(diào)制時(shí)可不選。 觀察信號(hào)頻譜需對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，采用MATLAB函數(shù)fft實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式為：Y=FFT(X,N)，X為時(shí)域函數(shù)，N為傅里葉變換點(diǎn)數(shù)選擇，一般取值2。頻域變換后，對(duì)頻域函數(shù)取模，格式：Y1=ABS(Y)，再進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法：f=(0:length(Y)-1)*Fs/length(Y)

6、分析解調(diào)器的抗噪性能時(shí)，在輸入端加入高斯白噪聲，采用MATLAB函數(shù)awgn實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)使用格式為：Y =AWGN(X,SNR)，加高斯白噪聲于X中，SNR為信噪比，單位為dB，其值在假設(shè)X的功率為0dBM的情況下確定。 信號(hào)的信噪比為信號(hào)中有用的信號(hào)功率與噪聲功率的比值，根據(jù)信號(hào)功率定義，采用MATLAB函數(shù)var實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式為：Y =VAR(X)，返回向量的方差，則信噪比為:SNR=VAR(X1)/VAR(X2)。 繪制曲線采用MATLAB函數(shù)plot實(shí)現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式：PLOT（X，Y），X為橫軸變量，Y為縱軸變量，坐標(biāo)范圍限定AXIS(x1 x2 y1 y2)，軸線說明X

7、LABEL( )和YLABEL( )。4. 各功能模塊主要界面 在MATLAB中實(shí)現(xiàn)SSB信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)的仿真就是基于以上的程序和參數(shù)設(shè)定，運(yùn)行調(diào)用了plot函數(shù)的M文件，可以分別得出解調(diào)前后的頻域與時(shí)域?qū)Ρ葓D，為了便于參照，將SSB信號(hào)的時(shí)域與頻域圖也一同進(jìn)行比較。 圖4.1 載波信號(hào)時(shí)域、頻域圖 圖4.2 調(diào)制信號(hào)時(shí)域、頻域圖 圖4.3 下邊帶信號(hào)時(shí)域、頻域圖 圖4.4 解調(diào)信號(hào)時(shí)域、頻域圖 由圖可知，單邊帶調(diào)制是對(duì)基帶信號(hào)的線性頻譜搬移，調(diào)制前后頻譜僅僅是位置發(fā)生了改變，頻譜形狀沒有改變。由單邊帶調(diào)制所得的下邊帶中任意一個(gè)信號(hào)就可以反映原基帶信號(hào)所攜帶的信息。5. 程序主要代碼 Fs=

8、500000;t=0:1/Fs:0.001;t1=0:0.0000001:0.00005;y=2*cos(10000*2*pi*t); %調(diào)制信號(hào)yw=fft(y);yw=abs(yw(1:length(yw)/2+1);frqyw=0:length(yw)-1*Fs/length(yw)/2;Fc=100000;c=3*cos(Fc*2*pi*t); %載波信號(hào)b=3*sin(2*pi*Fc.*t);y2=3*cos(Fc*2*pi*t1);Y1=fft(才);Y1=abs(Y1(1:length(Y1)/2+1);frqY1=0:length(Y1)-1*Fs/length(Y1)/2;l

9、ssb=y.*c+imag(hilbert(y).*b; %下邊帶信號(hào)y1=awgn(lssb,30); %調(diào)制信號(hào)加噪聲wsingle=fft(lssb);wsingle=abs(wsingle(1:length(wsingle)/2+1);frqsingle=0:length(wsingle)-1*Fs/length(wsingle)/2;asingle=ademod(y1,Fc,Fs,'amssb'); %ssb解調(diào)aa=fft(asingle);aa=abs(aa(1:length(aa)/2+1);frqaa=0:length(aa)-1*Fs/length(aa)/

10、2; %解調(diào)信號(hào)頻譜figure(1)subplot(1,2,1);plot(t1,y2);grid on;title('載波信號(hào)時(shí)域波形')subplot(1,2,2);plot(frqY1,Y1); grid on;%調(diào)制信號(hào)頻譜title('載波信號(hào)頻譜')axis(0 50000 0 max(yw);figure(2)subplot(1,2,1);plot(t,y);grid on;title('調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形')subplot(1,2,2);plot(frqyw,yw); grid on;%調(diào)制信號(hào)頻譜title('調(diào)制信號(hào)頻

11、譜')axis(0 50000 0 max(yw);figure(3)plot(t,lssb)subplot(1,2,1)plot(t,lssb);grid on;title('下邊帶信號(hào)波形')subplot(1,2,2);plot(frqsingle,wsingle); %調(diào)制后頻譜圖grid on;title('下邊帶信號(hào)頻譜')figure(4)subplot(1,2,1);plot(t,asingle);grid on;title('解調(diào)后信號(hào)波形')subplot(1,2,2);plot(frqaa,aa);grid on;t

12、itle('解調(diào)后信號(hào)頻譜') axis(0 50000 0 max(aa);6. 設(shè)計(jì)過程中遇到的主要問題 在同步解調(diào)中,本地載波的頻率和相位必須與發(fā)送端載波同步,當(dāng)本地載波存在頻率或相位誤差時(shí),會(huì)使解調(diào)輸出信號(hào)產(chǎn)生失真。以雙邊帶調(diào)幅(DSB)信號(hào)和單邊帶調(diào)幅(SSB)信號(hào)為例,采取定量分析的方法,詳細(xì)討論了頻率誤差和相位誤差所產(chǎn)生的失真問題,通過對(duì)它們的失真進(jìn)行比較與分析,得出了一條重要結(jié)論:頻率誤差和相位誤差在DSB中所產(chǎn)生的失真比在SSB中更為嚴(yán)重。 7. 總結(jié)通過利用matlab程序?qū)崿F(xiàn)了題目的要求，完成了對(duì)單邊帶調(diào)幅（SSB）的解調(diào)。由于雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中任意一個(gè)都包含了原基帶信號(hào)的所有頻譜成分，因此就產(chǎn)生了單邊帶調(diào)制19。單邊帶信號(hào)只傳輸雙邊帶信號(hào)的一個(gè)頻帶，所以頻譜最窄，效率最高，因此應(yīng)用廣泛。通過對(duì)單邊帶調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真研究，可以獲得建造真系統(tǒng)所用的先驗(yàn)知識(shí)何必要的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)又可大大節(jié)省人力的投入和研發(fā)新系統(tǒng)的時(shí)間。在此次MATLAB應(yīng)用課程設(shè)計(jì)中，無論是查閱資料的能力還是對(duì)MATLAB這個(gè)軟件的掌握都是一個(gè)很大的進(jìn)步。剛接到這個(gè)題目真的感到有點(diǎn)束手無策，因?yàn)橐郧爸皇菃渭兊膹臅旧蠈W(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理、通信原理的知識(shí)，而這次卻要用MATLAB這個(gè)不熟悉的軟件實(shí)現(xiàn)通信原理中SSB信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。但是