实验一模拟线性调制综述

1、电子科技大学模拟线性调制系统实验姓名：学号：教师：班级：5模拟线性调制系统实验指导书模拟线性调制系统实验一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM ）几种线性调制中 的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。2. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QAM ）的工作原理的理 解。3. 了解产生调幅波（AM ）和抑制载波双边带波（DSBSC）的调制方式， 以及两种波之间的关系。4. 了解用滤波法产生单边带 SSB SC的信号的方式和上下边带信号的不 同。5. 研究在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的 影响从而了解使用同

2、频同相的相干载波在相干解调中的重要性。6. 熟悉正交调幅QAM传输系统的原理及作用。二、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传 输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。 常用的线性调制 包括调幅（AM ），双边带调制（DSB），单边带调制（SSB），残留边带调制（VSB）， 正交调幅（QAM ）等五种方式。这些方式是通过基带信号与单一角频率-.c的余弦载波相乘后再经过适当滤波实现。在时域上，就是用基带信号m （t）去控制载波f （t）的幅度参数，使其m（ t ）的规律而变化；它的频域解释是把基带信号 的频谱范围搬迁到载波附近的频谱范围上的搬移

3、过程。在接收端，如果采用相干解调，在本地载波保持同步关系时，都能正确的解 调。但是当本地载波存在相位误差或频率误差时， 不同的调制方式受到的影响是 不同的，当只有相位误差时，SSB制式的输出不受影响，AM和DSB制式的输 出幅度有所下降，而QAM制式则产生路间窜扰。在本地载波有频率误差时，SSB 制式的输出使频谱有所偏移，对于话音信号传输而言，频差在20Hz以内时，人耳可以容忍；而对于其他制式，输出会产生严重失真。本实验利用平衡调制方式进行模拟连续波的调制与解调。可分别组成AM、DSB、SSB、VSB、QAM五种调制方式的产生原理。1.调幅（AM ）信号调幅的原理是基带信号m（t）去控制高频载

4、波的幅度，使已调信号 Sam（t）的包 络随基本信号成正比例的变化。设正弦载波：f (t)二COSt调制信号：m(t)二 mo m(t)则已调制信号：Sam 二m0 m(t)cos ct =讥)cos ct m(t)cos ct其中：g代表外加直流分量，m(t)代表基带信号。Sam (t)便是有载波分量的双边带调制信号。m cos ct代表载波项。m(t)cos ct 代表 DSB 项。调幅信号的包络应与基带信号成比例变化。显然AM调制不产生过调制的条件是mo |m(t)|max，若这个条件不满足，那么 AM信号的包络就与基带信号 m(t)不同而产生过调失真。2. 双边带(DSB SC)信号常

5、规调幅波含载波分量，而载波分量不携带任何有用信息，因而AM波调制的效率较低。如果我们抑制掉基带信号的直流分量，得到的响应 Sdsb(t)便是无载波分 量的双边带调制信号(DSBSC),在常规线性调幅(AM )中，令吩=0，也就 是将载波分量抑制掉，就可得到 DSB SC信号，Sdsb (t) = m(t)8S壮。3. 单边带(SSB SC)信号双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。因此，我们只 需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率。这就是单边带调制(ssb SC)。产生ssb信号有移相法和滤波法。本实 验采用滤波法，即,将已产生的双边带信号

6、通过一个带通滤波器，根据该滤波器传递函数的不同，可分别得到下边带信号和上边带信号。ssb信号可表示为：ASssB(t) =m(t)cos 江 m (t)sin ct式中：mA(t)是m (t)的所有频率成分移相-二/2的信号，称为m(t)的希尔伯 特信号。式中符号取“一”产生上边带，取“+”产生下边带。4. 残留边带(Vdsb)信号SSB信号与AM和DSB信号比较，具有带宽窄的优点，但工程上实现却比 较困难，为了克服这种困难，提出了残留边带调制方式。5. 正交幅度调制(QAM )信号用同一载频但相位正交的两个载波分别对两路独立的信号进行 dsbsc调 制，两个已调信号可以同时在同一信道的同一频

7、带内传输。 到了接收端，分别用 相位正交的载波进行同步解调。这种方法称为正交幅度调制，平均每路占用的带宽与SSB方式相当。设同相滤波fc(t)为：fc(t) =COS ct正交载波为fo(t)为：fQ(t) = sin ct两路独立的信号分别为mi(t)和m2(t)，分别进行DSB调制，得到0(t)訥1 (t)cos，ctS2(t) =m2(t)C0SE址、相加后得到总信号 Sqam (t)为：Sqam (t)二 S(t) 3(t) =mi(t)cos，ct m2(t)sin 吐三、实验系统的组成本实验系统是采用 Analog Signal System应用最广泛的PC机和 Windows操

8、作系统作为软硬件平台，使用MATLAB软件的SIMULINK的集成开发工具实现 对AM、DSB、SSB、VSB及QAM系统的调制与解调的仿真。每个子系统都是由各个模块组成，实验时，可以在系统上进行参数的设置与 更改。可对上述调制与解调各种参数进行更为深入的研究。四、实验系统功能1常规调幅(AM)Amplitude modulation and demodulation (AM) sim2抑制载波双边带(DSBSC)调制与解调DSB SC modulati on and demodulati on sim3抑制载波单边带(SSB SC)调制与解调SSB modulati on and demod

9、ulati on sim4残留边带(VSB)调制与解调5正交幅度调制(QAM )与解调Quadure amplitude modulatio n and demodulatio n IQ五、实验步骤及内容在PC机上以windows操作系统作为软件平台，启动windows后，双击MATLAB图标，进入界面菜单，它是系统所实现的实验功能选择框图。要| ； F * , .!-Jf.雷*除*3 !l1FMl也34-551iemt也列 eip;Lx叵cv alltloug: 1% 些 *Te】ocIWEolftw r旨呼BlMm，呼BfllM* tip3003X100250-sn七&阳左soL5 22.

10、5335445Frequency (Hz|10 dsb/FFT ScopeZ叵区Eil* Edit liftdo* Help QjtiFrequency (Hz)HPSEW3.从Scpoe2可观测到解调波形与调制波形的对比情况；（DSB未经过高斯 信道）FFT Scope3可观测到解调信号的频谱。观测上述波形与频谱并记录。dsb/FFT ScopeFile Edi I YihiIqw Help Dptioxis180160140Bpn=uIAI1201006060402000.511.522.533.5445Frequency (Hzji4.从Scope2观测DSB经过高斯信道后调制与解调波形

11、的对比5.调整本地载波信号的相位，使其为二/6 ,其他不变，（步骤同上）。从Scope2 观测解调波形的幅度变化。相位更改为7 /6，未经过高斯信道的解调波形相位更改为二/6，经过高斯信道的解调波形6.调整本地载波的频率，_20Hz,其它不变，从Scope2观测解调波形 本地载波频率为16020 Hz时，解调信号的波形本地载波频率为15980 Hz时，解调信号的波形17 Scope2- |B|X步尼I Ml J rl（三）单边带调制（SSB）关闭上述仿真实验窗口返回到界面菜单。选择 SSB modulation and demodulation sim按 Run 按钮，进入 SSB仿真窗口。

12、图略。表1 4 DSB仿真框图参数值名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号Source14000正弦载波信号carrierl232000正弦兀/2本地载波carrier2232000正弦H/219上边带滤波器BPF U3300040000下边带滤波器BPF L2400031000低通滤波器butter015000实验步骤同上1.从Scopel可获得上下边带波形与载波波形的对比。021口回区I2.从FFT Scopel、FFT Scope2可分别观测到调制信号、单边带信号的频谱。Qssb/FFT ScnpRIEilt lii t Iindijw yelp Optics7D6050403020

13、J000.5 I 1.S22533.5 A 4.5Frequency (Hz)口叵曰 ssb/FFT Scope?29File Edi I md.Qw Kelp Optionr皿 pn一U6E5Scope3可观祭3.从Scpoe2可观测到解调波形与调制波形的对比图形。从到下边带解调波形与调制波形的对比图形4.调整本地载波频率1000Hz，其它不变，从Scope2观测解调信号的频偏 本地载波频率33000 Hz时的解调信号5.调整本地载波的相位，使其偏移 二/6，其他不变，从Scope2 Scope3观 测解调信号的附加相移。（四）、残留边带调制（VSB ）关闭SSB仿真实验窗口，从界面菜单中选

14、择 VSB modulation anddemodulation sim按Run按钮进入 VSB仿真窗口。图略表1 5VSB仿真框图参数值名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号Source14000正弦载波信号carrier232000正弦n/2本地载波Local carrier232000正弦H/2低通滤波器LPF1034000低通滤波器LPF20200001.从FFT Scopel观测双边带信号的频谱，从 FFT Scope2观测VSB调制波 形的频谱。从FFT Scope3观测未经低通滤波器滤波的解调信号频谱。二叵氏File Edit Yand-ov Help OptionsapEE

15、BEIAIQ vsb/FFT 5cope2二亘|区w_c.mEWFile Edit Yindow KeLp Options0 Vsb/FFT SuuptilapnEBes0.5 I 1.522533.5 A 4.5Frequency (Hz)0 Scopel叵公曰 wb/FFJ Scmpe3Lilt Kdi tiitipv 脈Lp Option:6D50403020102.从Scopel观测VSB的波形，从Scope2观测调制信号与解调信号的对比 波形。观测上述波形与频谱并记录2 Scopel匸叵|岁|（五）、正交幅调制（QAM ）关闭VSB仿真实验窗口，进入界面菜单，选择Quadure amplitude modulation and demodulation IQ,按 Run 按钮进入 QAM 仿真窗口。QAM仿真框图参数值步骤同上仿真开始1. 从Scopel、Scope2可观测