高频电子线路正文

1、目 录 摘要 1 1.课程设计目的22.课程设计要求23.相关知识系统原理3 1、DSB调制原理3 2 、DSB信号调制过程分析4 3 、高斯白噪声信道特性分析4 4、 MATLA功能简介54.课程设计分析6 1、利用Matlab进行DSB调制过程6 2、电路模拟仿真实现10 3、用户界面仿真实现10 5.仿真结果分析12 致谢13 参考文献14信息工程学院课程设计摘 要 信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程实际上是一个频谱搬移的过程，即是将低频信号的频谱（调制信号）搬移到载频位置（载波）。而解调是调制的逆过程，即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调

2、来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制与解调方式往往能够决定一个通信系统的性能。双边带DSB调制信号的解调采用相干解调法（即是将已调信号与相同载波频率相乘），这种方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声，虽然经过带通滤波器后会使其转化为窄带噪声，但它依然会对解调信号造成影响，即使其失真，而这种失真是不可避免的。 本课程设计主要运用Matlab集成环境下的Simulink仿真平台设计进行DSB调制与相干解调系统仿真。在本次课程设计中先根据DSB调制与解调原理构建调制解调电路，从Si

3、mulink工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，之后分别加入高斯白噪声，并分析对信号的影响。关键词 ：Matlab Simulink DSB 调制 一、课程设计目的 高频电子线路是电子通信专业的一门极为重要的专业基础课，由于内容抽象，是一门理解难度较大的课程，要想学好并非易事。为了我们能够能好的学习和掌握，我们采用Matlab及Simulink作为辅助学习软件，摆脱了繁杂的计算，可以使我们对书本上抽象的原理有进一步的理性认识，加深对基本原理的理解，从而可以打下牢固的基础，也有利于我们进一步的学习。二、课程设计要求 采用正弦信号进行DSB调制，画出相

4、应的时域波形和频谱图。（1）熟悉Matlab中M文件的使用方法，掌握DSB信号的调制解调原理，以此为基础用M文件编程实现DSB信号的调制解调。（2）绘制出DSB信号调制前后在时域和频域中的波形，观察两者在调制前后的变化，通过对分析结果来加强对DSB信号调制原理的理解。 （3）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱图分析模块观察调制前后信号频谱图的变化。 （4）在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计论文，文中能正确阐述和分析设计和实验结果.三、相关系统原理1、DSB信号的模型 在AM信号中，调制信号是只来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的

5、，亦可以是数字的，为首调制的高频振荡器信号可称为载波，他可以是正弦波，亦可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。载波有高频信号源直接产生，然后经过高频放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号有低频信号直接产生，二者经过乘法器直接产生双边带调幅波。并且载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。同时乘法器是一种完成两个信号相乘功能的电路或器件，Am为常数，其输出电压与两个输入电压同一时刻瞬时值的成绩成正比。如果将载波抑制，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）。DSB调制器模型如图1所示。 X AmXYY U(t) UDSB(t) Uo(t)DSB调幅电路组成模型图1 其中，UDSB(

6、t)=AM*U(t)*UO(t)式中Am为载波幅度,U(t)为调制信号，Uo(t)为载波信号，UDSB（t）为 已调信号。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。 2、DSB信号调制过程分析 假定调制信号U(t)的平均值为0，与载波相乘，即可形成DSB信号，其时域表达式为式中，U(t)的平均值为0。DSB的频谱为 UDSB=（U(w+wc)+U(w-wc)）DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调(同步检波)。另外，在调制信号U(t)的过零点处，高频载波相位有180的突变。除了不再含有载频分量离散谱外，DS

7、B信号的频谱与AM信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所以DSB信号的带宽与AM信号的带宽相同，也为基带信号带宽的两倍，即 BDSB=BAM=2fHmax式中(fHmax为调制信号的最高频率)。3、高斯白噪声信道特性分析 在实际信号传输过程中，通信系统不可避免的会遇到噪声，例如自然界中的各种电磁波噪声和设备本身产生的热噪声、散粒噪声等，它们很难被预测。而且大部分噪声为随机的高斯白噪声，所以在设计时引入噪声，才能够真正模拟实际中信号传输所遇到的问题，进而思考怎样才能在接受端更好地恢复基带信号。信道加性噪声主要取决于起伏噪声，而起伏噪声又可视为高斯白噪声，因此我在此环节将对双边带信号添

8、加高斯白噪声来观察噪声对解调的影响情况。为了具体而全面地了解噪声的影响问题，我将分别引入大噪声（信噪比为20dB）与小噪声（信噪比为2dB）作用于双边带信号，再分别对它们进行解调，观察解调后的信号受到了怎样的影响。在此过程中，我用函数randn来添加噪声，此函数功能为向信号中添加噪声功率为其方差的高斯白噪声。 4、MATLA功能简介 1）Matlab是很实用的数学软件它在数学类科技应用软件中在数值运算方面首屈一指。MATLAB可以进行运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、金融建模设计与分析等领域。Matlab的基

9、本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多， 成为一个强大的数学软件。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。2） Simulink是Matlab软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与Matlab语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。在Sim

10、ulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真。它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。而所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl进行存取），进而进行仿真与分析。四、程序设计1、利用Matlab进行DSB调制过程：1） 调制信号：t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅f=30

11、00; %载波信号频率w0=2*f*pi; m=0.15; k=0.5; %DSB前面的系数mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel(t),title(调制信号波形);subplot(2,1,2);Y2=fft(mes); %对调制信号进行傅氏变换plot(abs(Y2);title(调制信号频谱);axis(198000,202000,0,1000000);2）载波信号：t=-1:0.00001:1;A0=10;A1=5;A2=3;f=3000;w0=2*f*pi;m=0.15;k=0.5;Uc=A0*cos

12、(w0*t); %载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title(载波信号波形);axis(0,0.01,-15,15);subplot(2,1,2);Y1=fft(Uc); %对载波信号进行傅氏变换plot(abs(Y1);title(载波信号频谱);axis(5800,6200,0,1000000);3）AM已调信号：t=-1:0.00001:1;A0=10;A1=5;A2=3;f=3000;w0=2*f*pi;m=0.15; %调幅系数k=0.5;mes=A1*cos(0.001*w0*t); Uam=A2*(1+m*mes).*cos(w0)

13、.*t); %已调信号subplot(2,1,1)plot(t,Uam);grid on;title(AM调制信号波形);subplot(2,1,2);Y3=fft(Uam); %对AM进行傅氏变换plot(abs(Y3),grid;title(AM调制信号频谱);axis(5950,6050,0,500000);4）DSB已调信号：t=-1:0.00001:1;A0=10;A1=5;A2=3;f=3000;w0=2*f*pi;m=0.15;k=0.5;Uc=A0.*cos(w0*t);mes=A1*cos(0.001*(w0)*t);uDSB=k*mes.*Uc; %DSB已调信号进行傅氏变

14、换subplot(2,1,1);plot(t,uDSB);grid on;title(DSB调制信号波形)axis(0,1,-40,40);subplot(2,1,2);Y4=fft(uDSB);plot(abs(Y4),grid;title(DSB调制信号频谱);axis(193960,194040,0,1300000);2、 路模拟仿真实现1） 模拟电路仿真界面2） 调制信号3） 载波信号4）DSB调制3、 用户界面仿真界面1）用户主界面：2）调制信号：3）载波信号：4）AM调制信号：五、仿真结果分析 DSB信号调制过程调制信号是频率为1HZ、功率为2的正弦信源，载波频率为20HZ的正弦弦

15、信号，将两种信号经过相乘后，载波信号会携带调制信号的信息，而调制前后功率谱密度也会发生相应的搬移。在原有对通信原理的基础上加深了DSB信号调制解调过程的理解，同时理解了信道中噪声对调制解调过程的影响和不可避免性，但这一切都在可接受的范围内，同时使我掌握了运用Matlab进行信号处理和分析的基本内容和方法，加强了我对Matlab软件的应用能力，提高自己的基础理论知识、基本动手能力，并帮助我掌握基本的文献检索和文献阅读的方法，同时提高我正切地撰写论文的基本能。在课程设计过程中，着重研究了DSB信号调制和Matlab模拟实现，熟悉了信号波形、频谱和系统性能的分析方法，了解了数字滤波器的设计与使用方法，综合提高了自己的专业技能。致谢本设计在选题及研究过程中得到陈老师的悉心指导。帮助我们开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。陈老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教之做人。对陈老师的感激之情是无法用言语表达的。通过这次课程设计，使我们得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼,通过这次仿真练习和学习，我们更加了解调制过程实际上是一个频谱