AM调制课设.doc

沈阳理工大学通信系统课程设计摘 要摘要：所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。本课程设计主要利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个AM调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设计的系统性能。经过调制，初步实现了设计目标，并且经过适当的完善后，实验成功。关键词： MATLAB7.1 ；Simulink仿真平台；AM调制；相干解调目 录1 课程设计目的12 课程设计要求13 相关知识14 课程设计分析25 仿真66结果分析107 参考文献12121.课程设计的目的1.掌握模拟系统AM调制和解调原理。2.掌握模拟系统AM调制和解调的设计方法。3.掌握用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用MATLAB进行编程仿真的能力。4.熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程。2.课程设计的要求利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。3相关知识3.1 AM调制原理幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图2.1所示。图3.11 幅度调制模型在图2-1中，若假设滤波器为全通网络（1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅 .AM调制器模型如图2-2所示图3.12 AM调制模型AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。3.2 相干解调由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的关键是是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。4.课程设计分析4.1双边带幅度调制在DSB-AM系统中，已调信号的幅度正比与消息信号。这种调制通过使用乘法器完成，将消息信号吗m(t)与载波Accos(2fct)，如图4.11所示，表示为：u(t)=Acm(t)cos(2fct)（1）图 4.11 DSB-AM调制原理结构框图其中c(t)=Accos(2fct)（2）是载波，而m(t)是消息信号。若以单频正弦信号调制为例，那么典型波形如图4.12所示。现取u(t)的傅立叶变换，可以得到DSB-AM信号的频域表示为：（3）其中M(f)是m(t)的傅立叶变换。很明显可以看出，这种调制方式将消息信号的频谱进行了搬移，并在幅度上乘以Ac/2，传输带宽Br是消息信号带宽的两倍，也就是说：Br=2W（4）图3显示了一个典型的消息信号的频谱及其相对应的DSB-AM已调信号的频谱。图4.12 消息信号与DSB-AM已调信号的频谱已调信号的功率为（5）其中Pm是消息信号的功率。在DSB-AM通信系统中，信噪比SNR等于基带的SNR，也就是：（6）其中PR是接收到的功率（在接收端已调信号的功率），N0是噪声功率谱密度（假定为白噪声），W是信号噪声的带宽。4.2双边带抑制载波幅度调制4.2.1. DSB信号的表达式、频谱及带宽在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。DSB调制器模型如图4.2.11所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为图4.2.11DSB-SC调制模型 （7） （8）DSB信号的包络不再与成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍， 即4.2.2. DSB信号的解调DSB信号只能采用相干解调，其模型与AM信号相干解调时完全相同，此时，乘法器输出经低通滤波器滤除高次项，得 （9）即无失真地恢复出原始电信号。抑制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。5.仿真5.1双边带频带幅度调制的系统仿真图5.1-1双边带频带幅度调制的系统仿真框图 图5.1-2 DSB AM Modulator Passband(双边带频带幅度调制器)的主要参数 图5.1-3 DBS AM Demodulator Passband(双边带频带幅度解调器)的主要参数 图5.1-4 DBS AM （双边带幅度调制）频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数5.2双边带抑制载波幅度调制系统仿真 图5.2-1 双边带抑制载波幅度调制的系统仿真框图 图5.2-2 DSB-SC AM 信号发生器（Signal Generator）的主要参数 图5.2-3 DSB-SC AM Modualtor Passband(双边带频带抑制幅度调制器)的主要参数 图5.2-4 DSB-SC AM的频谱仪（Spectrum Scope）的主要参数6.结果分析6.1双边带频带幅度调制的系统仿真结果图6.1-1双边带频带幅度调制后的频域图图6.1-2双边带频带幅度调制仿真系统中示波器的波形图6.2双边带抑制载波幅度调制系统仿真结果图6.2-1 双边带频带抑制幅度调制后调制信号的频域图图6.2-2 双边带抑制幅度调制后调制信号的时域图7参考文献【1】桑林，郝建军，刘丹，【数字通信】，北京邮电大学出版社，2002【2】苗云长等主编，【现代通信原理及应用】，电子工业出版社，2005【3】吴伟铃，庞沁华，【通信