simulink：调幅广播系统的仿真

1、精选优质文档-倾情为你奉上MATLAB课程设计题 目： 调幅广播系统的仿真 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2010年 07 月11日目录摘要本文主要是利用MATLAB来实现调幅广播系统的仿真设计。该设计模块包含信源，调制，滤波器模块，信道及信宿。并为各个模块进行相应的参数设置在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作,最后通过观察仿真图形进行系统的性能评价。关键词：MATLAB Simulink 调幅 1引言1.1 设计目的及任务要求1学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；2学习现有流行通信

2、系统仿真软件MATLAB的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题；3.通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。4.用MATLAB 完成调幅广播系统的仿真。1.2 课程设计内容用MATLAB进行仿真设计,本次是设计一个调幅广播系统。2 调幅广播系统的模型及仿真环境2.1 MATLAB及Simulink建模环境简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的

3、集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合

4、的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。2.2 调幅广播系统介绍模拟幅度调制是无线电最早的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信控制高频率正弦信号的幅度，并以幅度变化的高频率正选信号放大后经过天线发射出去，成为电磁波辐射。波动的信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地将信号接收过来，需要天线的长度至少达到波长的四分之一。声音转换成电信号后其波长为1

5、515000km之间，实际中不能造出这样长度的天线进行有效的信号收发。因此需要将象声音信号这样的低频信号搬到较高的频段上去，以便通过较短的天线发射出去。例如：移动通信所使用的900MHz频率段上的电磁波信号长度约为0.33米，其收发天线的尺寸应为波长的四分之一，即约8cm左右。而调幅广播中波范围为5501605kHz，短波约为3·30MHz，其波长范围在几十米到几百米，相应的天线要长一些。人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为2020kHz。大量实验发现，人耳对语音频率敏感区域约为3003400Hz,为了节约频带带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为300

6、3400Hz。调幅广播除了传输语音之外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为1006000Hz。2.3 模型参数指标(1) 基带信号：音频最大幅度为1。基带测试信号频率在1006000Hz内可调(2) 载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初始相位设为设为0，频率为5501605kHz可调。(3) 接收机选频滤波器带宽为12kHz，中心频率为1000 kHz。(4) 信道中加入噪声。当调制度为0.3时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB。要求设计信道中应加入噪声的方差，并能够测量接收选频滤波器实际输出信噪比。2.4 仿真参数设计系统工作最高频率为调幅载

7、波频率1605kHz，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍左右，因此取仿真步长为相应的仿真带宽为仿真采样频率的一半，即设基带测试正弦信号为 ，载波为，则调制度为为 的调制输出信号 为显然，的平均功率为设信道无衰减，其中加入的白噪声功率谱密度为，那么仿真带宽内噪声的方差为设接收选频滤波器的功率增益为1，带宽为B，择选通滤波器的输出噪声功率为因此，接收选通滤波器输出信噪比为故信道中的噪声方差为3. 系统的建立与仿真3.1 仿真参数设计按照调幅广播系统的物理与数学模型建立系统模型。根据相干方式的原理图利用MATLAB的Simulink建立系统的模拟仿真图。如下图所示：专心-专注-专业图1 中波调幅广

8、播系统仿真模3.2 系统中仿真模块参数的设置l Signal Generator: 信号发生器，产生基带信号Wave form: sineAmplitude: 0.3Frequency: 1000l Signal Generator1: 信号发生器，产生载波信号Wave form: sineAmplitude: 1Frequency: 1000e3l Random Number: 随机噪声发生器，产生高斯正态分布随机信号，这里用来构造高斯白噪声信道Mean: 0Variance: 3.4945l Analog Filter Design：模拟滤波器设计，三个模拟滤波器分别用于纯信号，纯噪声以及

9、信号和噪声混合信号的滤波Design method: ButterworthFilter type: BandpassLower passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6-6e3)Upper passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6+6e3)l Zero-Order Hold: 零界保持器Sample time: 6.23e-8l Variance: 计算向量的方差选中Running variancel dB Conversion: 分别对纯信号和混合信号做对数变换Convert to: Db

10、Input signal: Power l Fun: 运算函数Expression: u(1)-u(2)l Display: 显示SNR的结果Format: shortScope端的最终波形图3.3 Scope 端的最终波形图在系统仿真模型图中，用加法器和乘法器实现调幅，用 Random Number 产生噪声样值序列，并用加法器实现AWGN通道。为了测量输出信噪比，以参数完全相同的三个滤波器模块分别对纯信号，纯噪声以及信号和噪声混合信号的滤波，最后利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率，继而计算输出信噪比。某次仿真执行后，测试信噪比为20.11dB，与设计值 20dB相符。按接收滤波器输出的

11、调幅信号以及发送调幅信号的波形对比仿真结果如下图所示：图2 接收滤波器输出调幅信号以及发送调幅信号的波形及仿真4. 总结与体会 MATLAB是通信方向主要的专业课程之一，通过本次课程设计，我们在强大的MATLAB平台上对数字信号的传输系统进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。通过这次的课程设计，我们对信息和通信系统有了更进一步的认识，尤其是在系统设计方面，尽管是非常基础的调幅广播从系统的仿真，也是经过若干设备协同工作，才能保证信号有效传输，而小到仅仅是一个参数，都有可能导致整个系统无法正常运行。另一方面，我们通过本次的课程设计，着实领教了MATL

12、AB矩阵实验室强大的功能和实力。通过在Simulink环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体经验，第一是MATLAB中Simulink功能模块的使用方法，第二是图形化和结构化的系统设计方法。这些经验虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。当然，在整个仿真过程中也遇到很多现实的问题，比如各版本MATLAB软件并不完全兼容，许多复杂模块参数深奥难以正确设置，这些都是今后学习中需要进一步加强和完善的地方。在学习MATLAB理论基础后，我们又在此基础上通过利用MATLAB仿真真正的看到了通信中传输信息的一系列的问题。比如说要使信号不

13、失真的能够传输到接收端就要考虑很多的因数。在发送端要注意噪声的加入，尽量的减少噪声进入信道中，以免在接收端使信号失真度过大而不能够恢复成原来的信号。而在接收端，采用哪种解调方式能够更好的恢复出原来的信号。在学习过程中，我们同样遇到过许多困难，比如参数设置的不理想因此总是会出现波形失真的现象等问题。但是通过上网查找资料和查询参考书能够让我更好的完成此次设计。同时这次设计也让我能够更好的对应用工具MATLAB有一个进一步的了解和应用。这次的课程设计使我受益颇丰，对MATLAB有了新的认识。5. 参考文献1 赵静，张瑾.基于MATLAB的通信系统仿真.北京.北京航空航天大学出版社.20072 张卫刚.通信原理与通信技术M.第2版.徐国平,译.北京:电子工业出版社.20023 林来兴