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1、信号与通信综合设计项目报告题目：模拟通信系统的建模与仿真学院：电子工程学院专业：班级：姓名：学号：联系方式：指导教师：报告成绩：2023年6月9日摘要在模拟通信系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制与角度调制。通过对调制能够将信号转化为适用于无限信道传输的信号，AM、DSB.SSB是短波通信最主要的方式。本次课程设计首先介绍了模拟通信系统的概念，然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MAT1.AB具有的强大功能所以详细介绍了MAT1.AB通信系统工具箱，并给出了基于MAT1.AB的通信系统的调制与解调的实现，运用MAT1.AB仿真软件进行仿真。关键词：MAT1.AB；
2、AM；DSB；SSB目录摘要I1设计目的及内容111vf*目11.2课程设计内容1222. 1调制23. 2解调24. 3AM的调制解调原理35. 4DSB的调制解调原理36. 4SSB的调制解调原理43建模设计思路67. 1设计思路67.2 基本信号67.3 设计步骤64仿真与分析88. 1Matlab仿真8114.2结果分析总结12参考文献13附录仿真程序代码14-Ii-1设计目的及内容1.1 课程设计目的通过自主设计模拟仿真调试信号，加深对模拟调制信号的了解，巩固在通信原理这门课程中所学的知识；加深对AM、DSB.SSB三种调制信号的理解。同时在学会在MAT1.AB上进行基础的应用仿真，
3、通过反复调试和学习，了解该仿真软件的使用。1.2 课程设计内容利用MAT1.AB集成环境下的仿真平台，设计模拟调制信号中的线性调制中的调幅(AM),双边带(DSB),单边带(SSB),观察调制波形和解调波形，最后结合理论对比波形得出结论。2课程设计基本原理我们把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制,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（调幅）调制，DSB（单边带）调制，SSB（双边带）调制。2.1 调制调制在通信系统中有着至关重要的作用。所谓的调制，就是把调制信号转换成合适于信道传输的形式的一种过程。广义的调制可
4、以分为基带调制和带通调制，也叫做载波调制。在大多数场合，调制一般指的是载波调制。载波调制，就是指用调制信号控制载波参数的一个过程，使载波的一个或几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号即为基带信号,这些信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。未受调制的周期性振荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。经过载波调制后的信号称为已调信。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）2.2 解调解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调。相干解调也叫同步检波。解调
5、和调制的实质一样，均是频谱搬移。相干解调时，为了可以无失真地恢复出调制信号，接收端必须提供一个本地载波与接收的已调载波严格同步，即同频同相的本地载波，它与接收的已调信号相乘后，经过低通滤波器滤除其高频分量，便可以得到原始的调制信号。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调，即对于AM、DSBSSB都适用，只是AM信号的解调结果中含有直流成分Ao,这时在解调后加上一个简单的隔直流电容即可。包络检波就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号,其结构简单，且解调输出是相干解调输出的2倍。DSB和SSB均是抑制载波的己调信号，其包络不直接表示调制信号,因而不能采用简单的包络检波进行解调，但若插入很强的载波，
6、使之成为或近似为AM信号，则可利用包络检波器恢复调制信号，这种方法称为插入载波包络检波法。为了保证检波质量，插入的载波振幅应远大于信号的振幅，同时也要求插入的载波与调制载波同频同相信号,它包含了调制信号的所有特征。2.3 AM的调制解调原理1、AM信号的调制幅度调制又称为调幅，调幅的原理如下：用调制信号与高频正弦波Acosct相乘让信号值为恒正，使得高频载波的幅度随着原信号变化，也就是把原信号处理成：A0+Am(t)cosct进而输出信号的时域和频域为：Sm(t)=0cosctAm(t)cosct*h(t)Sm()=110(+c)+(-c)+2AM(+c)+M(-c)H()由此可见，对于幅度调
7、制信号，在波形上，它的幅度随着基带信号规律变化，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单偏移。2、AM解调原理AM调幅可以采用相干解调，将已调信号乘以载波后通过低通滤波器并在幅度上做一定调整即可以恢复出原来的调制信号。另外AM信号在满足m,(tKm条件下，也可以采用包络检波法。包络检波器通常由整流器和低通滤波器组成。与相干解调不同的是，包络检波不需要幅度修正。包络解调器原理图如图所示。图2.1包络解调器原理图3、缺点直流分量不携带信息，浪费了发射功率。2.4 DSB的调制解调原理(1)调制原理DSB和AM相差一个直流量,基带信号m(t)和高频载波相乘实现DSB信号的调制。直接
8、让低频信号与载波信号Acosct相乘，就是讲原信号处理为：4m(t)(t)cosj进而输出的时域与频域变为：Sm(t)=Am(t)cosct*h(t)Sm()=2AM(+c)+M(c)H()调制原理框图如图2.2所示：(2)解调原理DSB的解调原理如下图所示，DSB信号经过信道传输之后，再和载波相乘，然后经过低通滤波后恢复出原始基带信号。解调原理框图如图2.3所示：图2.3DSB解调原理图优点：相较于AM,没有直流分量，节省功率缺点：振幅只能反映原信号的绝对值，所以不能采用包络检波法2.4SSB的调制解调原理(1) SSB的调制原理现实中的信号的傅里叶变换，关于3对称，因此我们可以在抑制载波双
9、边带调制的基础上进行改进，只保留上边带或下边带，从而节省传输功率和减小占用带宽，设双边带信号为S(t),上边带信号为SusB(t),下边带信号为SUSB则s(t)=Am(t)cosctSusb=l2m(t)cosct-l2m(t)sincSts=l2m(t)cosct+12n(t)sinc其中，为原信号的希尔伯特变换，得到单边带信号的方法主要有滤波法和相移法SSB的调制原理框图如图2.4所示：Sl)SB(t)SSB滤波器SsSB(t)CoS(WCt)图2.4SSB调制原理图(2) SSB的解调原理SSB的解调是SSB调制的逆过程，因为也只能用相干解调，需经过模拟相乘器，与相干载波相乘。因为SS
10、B的上下边带是一样的，我们单独的看是不能看出调制或解调出的信号是上边带还是下边带，所以我们引入了希尔伯特变换，调制解调出的是整个SSB信号,包括上边带与下边带。其原理框图如图2.5所示：H(W)为单边带滤波的传输函数,若具有以下理想高通特性，则可滤除下边带;若具有以下理想低通特性，则可滤除上边带。缺点：难在获得单边带信号，如果采用滤波的方法，则要求滤波器在单边带和双边带交界处傅里叶变换曲线陡峭，难实现；而如果采用相移法，需要设计希尔伯特滤波器，而希尔伯特滤波器相当于一个90。移相器，宽带时难以实现。3建模设计思路3.1 设计思路AM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
11、变化的过程。AM解调还原为调制信号，本课程设计运用的是相干解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同AM则会破坏原始信号的恢复。DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其解调只能采用相干解调。SSB调制分为滤波法和相移法，产生滤波法SSB或者理想低通信号最直观的方法是将SSB设计成具有理想高通特性的单边带滤波器，特性是让一个边带通过，滤除另一个边带。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，AM信号通
12、过信道后自然会叠加有噪声。依托于MAT1.AB丰富的仿真资源，可应用于任何使用数学方式进行描述的动态系统，其最大优点是易学、易用，只需用鼠标拖动模块框图就能迅速建立起系统的框图模型。3.2 基本信号信源：m(t)=sqrt(2)cos(pi*t)；载波：s(t)=Acos(20pi*t)AM：A=2；DSB：A=l；SSB：A=I；3.3 设计步骤方案一：(1)明确系统的设计要求：可知：AM的直流成分A0=2,信号频率fO=O.5Hz,载波频率fc=10o带通滤波器采样频率fs都等于100OHzo(2)计算输出信号功率与噪声功率，继而计算信噪比。(3)在调制波形完成后加入窄带高斯白噪声信号，之
13、后解调。(4)利用MAT1.AB集成环境下的仿真平台，设计模拟调制信号中的线性调制中的调幅(AM),双边带(DSB),单边带(SSB)的模型(5)绘制波形（6）观察调制波形、经过滤波器和噪声后的信号波形、解调波形。方案二：首先生成数字信号：使用MAT1.AB内置函数生成数字信号，比如随机比特流、正弦信号等。进行调制：使用MAT1.AB内置调制函数完成调制过程，将数字信号转换为模拟信号。添加噪声：模拟传输过程中的噪声干扰，可以添加高斯噪声或其他类型的噪声。进行解调：使用MAT1.AB内置解调函数将接收到的模拟信号解调为数字信号。4仿真与分析4.1 Matlab仿真AM的调制信号波形如图3.1所示
14、AM调制信号(A=2)时间/s石图3.1AM调制信号仿真波形图AM调制信号经过加入高斯白噪声后波形如图3.2所示AM调制信号经过滤波器和噪声后的信号-1-Il-2IIIIIIIIIO0.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间/S图3.2加入高斯白噪声的AM调制信号仿真波形图AM解调信号如图3.3所示皖调行的AMiqAIm(A=2)0.5DSB调制波形如图3.4所示DSB信号(A=I)-12IUlIIII1IIYO0.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间/S图3.4DSB调制仿真波形图DSB调制信号加入高斯白噪声后的波形如图3.5所示DSB解调信号如图3.6所示图3.6DSB解调信号仿真波形图SSB加入高斯白噪声后的波形如图3.8所示SSB解调波形如图3.9所示图3.9SSB解调仿真波形图4.2结果分析(1) AM结果分析如仿真结果图所示，在调制过程中，先生成发送信号m和直流分量A叠加后产生的调制信号。载波的增益为1时，波形一个周期只有一个波峰。其实将其等效到第一种调制方法更容易直观理解。不妨将附
