通信系统设计报告.DOC

1、通信系统课程设计报告题目模拟线性调制系统的建模、设计与计算机仿真分析XX专业班级XX学生姓名XX学生学号XX提交日期2015628设计目的设计要求和设计指标设计内容3.1 线性调制的 一般 原理3.2 常规双边带调制 AM3.2.1 AM 调制工作原理3.2.2 AM 调制解调仿真电路目录.2.3.3.3.4.4.5.3.2.3 AM 调制解调仿真结果与分析6.3.3 双边带调制 DSB9.3.3.1DSB调制解调工作原理9.3.3.2DSB调制解调仿真电路1.03.3.3DSB调制解调仿真结果与分析.1.1313.4 单边带调制 SSB.1.4.3.4.1 SSB 调制解调工作原理1.43.

2、4.2 SSB 调制解调仿真电路1.73.4.3 SSB 调制解调仿真结果与分析1.84 本设计改进建议2.1.5 总结.2.1.参考文献.2.1.2 设计 目 的(1) 使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理培养学生掌握电路设计的基本思路和方法能提高学生对所学理论知识的理解能力能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力提高学生的科技论文写作能力。2设计要求和设计指标学习SystemView/仿真软件；对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析提出系统的设计方案，选用合适的模块；对所设计系统进行仿真；并对仿真结果进行分析。3设计内容3.1线性调制的一般原理模拟调制系统可分为线性调

3、制和非线性调制，本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制系统中，常用的方法有 AM调制，DSB调制，SSB调制。线性调制的一般原理：载波：s(t) = Acos佝ct +%)调制信号：Sm(t) = Am(t)cosct +申0)式中m(t 基带信号。线性调制器的一般模型如图3-1在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应h(t),便可以得到各种线性调制信号。线性解调器的一般模型如图3-2 。图3-2线性解调系统的一般模型其中sjt)已调信号，n(t信道加性高斯白噪声。3.2常规双边带调制AM3.2.1 AM调制工作原理(1)调制原理max，则信号为调幅如果输入基带信号)含直流分量，则

4、它可以表示为m0与之和，其 中，m0是m(t)的直流分量，m(t)是表示消息变化的交流分量，且假设h(t )也 是理想带通滤波器的冲激响应，如果满足(AM)信号，其时域表示形式为：，Sm (t )= i_m0 +m'(t HcosBct = mo cosset +m'(t Jcosct其对应的频域表示式为：Sm®) "rnW侔"c)+§W +%) +却M'Q 叫)+M'® +%)式中 M)u m'(t)。(2)解调原理通常AM信号可以用相干解调(同步检测)和非相干解调(包络检波)两种方法进行解调。由AM信

5、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。将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，可得Sam (t) COS®ct) = Ao + m(t)COS 叫t Ao +m(t) + 2Ao +m(t)COS2Bct由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号2Ao +m(t)本设计采用了相干解调的方法进行解调，其原理框图如图3-3所示。图3-3相干解调原理框图3.2.2 AM调制解调仿真电路根据以上AM信号的调制与解调原理，用syste

6、m view仿真的电路图如图3-4所示。图3-4 AM调制解调仿真电路具体设计参数为：Token12、14:正弦载波信号，幅度为1V,频率为300HZ;Token1：增益为2；Toke n2、9：乘法器；Token67：加法器；Token4:正弦基带信号，幅度为1V，频率10HZ;Token10低通滤波器，截止频率为12HZ,极点数为3。采样频率=3000HZ，采样点数=1024。323 AM调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图3-5所示:III 11111111 Illi图3-5 (a)载波信号图3-5 (b)基带信号Srt 1j1CEE-j3Cne-3SOe-j'illlin&q

7、uot;11III卩'iiimii 111 'iiiiiii'11 1 1 1 1 1a1aofrjsmt-j图3-5 (c) AM已调信号Stt11lOOtJ图3-5 (d) AM解调信号图3-5 AM调制解调波形图其中基带信号频谱、已调信号频谱及解调后信号频谱如下图3-6所示:QWO7W1申12aE-3AMUMiOe-alf+1llSfr+Jrwrnqumpr 怖-i iL IM n：?5S-5图3-6 (a)载波信号频谱图|-|crsrt5750ie+1；5c+512tt10MU4lOe-j145-£4+'rfQuineyh-SiiF 工M1*图

8、3-6 (b)基带信号频谱图MWrtVlMll(rstt 1371申15011*125fr+J如7MrnofjtK/ 恫1 -3 L 2 M 11：-1；5i+5图3-6 (c) AM已调信号频谱图MwnVlH2505007501e+3125e+G15ek0q-3171= -刍谒L30MOIMF图3-6 (d) AM解调信号频谱图图3-6频谱比较图分析：AM调制为线性调制的一种，由图3-5可以看出，在波形上，已调 信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化；由图3-6可以看出，在频谱结构 上,它完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。用相干解调法解调出来的信号与基带信号基本 一致，实现了无失真传

9、输。3.3双边带调制DSB3.3.1 DSB调制解调工作原理(1)调制原理在图3-1中，如果输入的基带信号没有直流分量 ，且h(t)是理想的带通 滤波器，则该基带信号与载波相乘就得到双边带信号(DSB信号)，或称双边带抑制载波信号。其表达式为Sm (t ) = m(t)cos ©ct(2)解调原理DSB信号只能用相干解调的方法进行解调 ，DSB信号的解调模型与AM信号相干解调时完全相同。 此时,乘法器输出为：2sDSB(t) cosset =m(t)cos oc4m(t) + 吉 m(t)cos2©ct经低通滤波器滤除高次项，得mo(t) =；m(t)即无失真地恢复出了基带

10、信号3.3.2 DSB调制解调仿真电路根据以上DSB信号的调制与解调原理，用systemview仿真的电路图如图7所示。|a>:ItsTrL 47G = =斗 NUUUNUrV = N w SytemView by ELANIX图3-7DSB调制解调仿真电路图，幅度为1V,频率为300HZ; 9：乘法器；具体设计参数为：Toke n12、14:正弦载波信号Token15:增益为 0; Token2、Token167：加法器；Token4:正弦基带信号，幅度为1V，频率10HZ;Token10低通滤波器，截止频率为12HZ,极点数为3。采样频率=3000HZ,采样点数=1024。3.3.3

11、 DSB调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图3-8所示:3rt3lOCX2006-3xne-sSOOt-JThKinSKondi图3-8 ( a)载波信号图3-8 (b)基带信号Mwnvn1CEE-j3cne-3SOe-j1smt-jThfllnS*»nai图3-8 (c) DSB已调信号Srt11lOOe-Jvoe-三TtTE n EeoondsTI7U 2aoe-o图3-8 (d) DSB解调信号图3-8 DSB调制解调波形图其中解调后信号频谱、已调信号频谱及基带信号频谱如下图3-9所示:FFbSrtS7WJMPW *h-3£1；QWO1申1ACe-312aE-3AM

12、UMiOe-alf+1llSfr+Jrwrnqumpr 怖-i iL IM n：?5S-5图3-9 (a)载波信号频谱图12tt-Hu 苗|-|crsrt5ie+10MU4lOe-j1451*-知7MrfQuineyh-SiiF 工MSO图3-9 (b)基带信号频谱图图3-9 (c) DSB已调信号频谱图53e-5»K31Dft-5SQMO7MWMF 忙-a |护 2 SJ HI：.1#+J图3-9 (d) DSB解调信号频谱图图3-9 频谱比较图一致，因此采用相干12HZ,经相干解调后，与原信号波形一致，分析：DSB调制为线性调制的 一种，由图3-8可以看出，在波形上，DSB调制

13、信号有明显的包络，且存在反相点，占用频带宽度比较宽，为基带信号的 2 倍；由图3-9可以看出，在频谱上，DSB信号不存在载波分量，即没有离散 谱，只有上下边带两部分，调制效率为 100%，即全部功率都用于信息传 输。由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律 解调，低通滤波器的截止频率为 稍微存在一些延时。3.4单边带调制SSB341 SSB调制解调工作原理(1)调制原理双边带已调信号包含有两个边带，即上、 下边带。由于这两个边带包含的信息相同，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了 。 所谓 单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式。故易知在DSB调制后加适当截止频率的高通或低通滤波器

14、便可产生相应SSB信号。通过低通滤波器后产生的下边带 SSB信号，表达式为：sm (t )= 0.5m(t )cos « ct + 0.5r3(t )sin « ct通过高通滤波器后产生的 上边带SSB信号，表达式为：sm (t )= 0.5m(t )cos « ct 0.5rf?(t )sin « ct原理图如图3-10所示。图 3-10 SSB调制系统原理图但是由于滤波器的截止特性不理想 信号的单频信号f=AmCOZmt 双边带时域波形为，这里采用移相法来设计。 设调制，载波为c(t)= cw ct，则调制后的SDSB(t )= AmCOSmtCOS

15、ctAm COS(Wc+Wmt+ AmCOS( Wc- Wm It2保留上边带，波形为susB(t )= lAmCOS(Wc + Wm t 】/2 = Am (cosWctcosWmt sin Wctsin Wmt )/2保留下边带，波形为SsB(t )= AmCOS(Wc Wm t" 2 = AJcosWct cosWmt + sin Wet sin Wmt )/2，称为同相分 后相乘的结上两式中的第 一项与调制信号和载波信号的乘积成正比 量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90果，图3-11 SSB移相法原理图（2）解调原理解调原理和AM的线性解调原SSB调制信号只能

16、用相干解调方法解调 理相同，解调原理图如图3-3所示。342 SSB调制解调仿真电路根据以上SSB信号的调制与解调原理,用system view仿真的电路图如图3-12所示。 MSystemVi ew by ELMCX图3-12 SSB调制解调仿真电路图具体设计参数为：TokenO正弦基带信号，幅度为0.5V，频率为10HZ;Toke n1、3、8 乘法器；Token5、6：加法器；Token4：相反器；Toke n2、11：正弦载波信号，幅度为1V,频率300HZ;Token10低通滤波器,截止频率为10HZ,极点数为2。采样频率=3000HZ，采样点数=1024。3.4.3 SSB调制解调

17、仿真结果与分析仿真后的波形如图3-13所示:Srt7iaoe-j3cne-Ljooe5TJTIL二ihihiitiitMUiii II川川iiiii川川川川川川川IfflttlOOfrJinthsunn图3-13（ a）SSB下边带已调信号Tim:iWs-53fl0tJ-MOe-3-4OOHJ-ecoe-oThumstaiaofr-3图3-13( b) SSB上边带已调信号sn ia2aOe-G-UtJ-IWfrJ-SflOfrJThitlnS*WOIf、/,/ZJF-lOOtJ图3-13 (c) SSB下边带解调信号图3-13 SSB调制解调波形图其中解调后信号频谱、上边带信号频谱、下边带信

18、号频谱及如下图3-14所示:图3-14 (a) SSB下边带已调信号频谱图ll(rstt 12ie+1* £4：Mwrrvitv1750图3-14 ( b) SSB上边带已调信号频谱图ll(rstt 1071申1；5i+5TdC-jtDe-aS4-3125fr+JI1*7Mwqumy 恫1 -3 lE 2 M 11：-54+：图3-14 (c) SSB下边带解调信号频谱图图 3-14 频谱比较图分析：SSB调制信号与DSB调制信号的波形及频谱基本一致，与DSB相比较， SSB信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的，只包含了 一个边带的信 号，节省了带宽资源，调制效率仍是100%,带宽利用率高。 由于SSB信号 的包络也不再与调制信号的变化规律 一致，因此采用相干解调 ， 经相干解调 后的波形与原输入波形 一致，有稍微的延时 。4 本设计改进建议在仿真图中加入加性噪声 ， 了解噪声对信号的影响 ；，多试几个值 ，了解仿真图形的细微变化 ； 了解角度调制的优缺点 。5 总结可以做残留边带调制 VSB了解VSB与其他调制方式的优劣点； 做一个项目， 如超外差式收音机 ，在实践中寻找不同 ； 在仿真图中 拓展学习 ，DSB调制、SSB调制是常用的模拟调制方式，从传输带宽AM 调制 、的角度讲，AM调制和DSB调制