一、设计题目单边带调制信号产生和解调的仿真

一、设计题目：单边带调制信号产生和解调的仿真

二、设计目的

1. 熟练掌握Matlab 在数字通信工程上的应用。

2.了解系统设计的方法、步骤。

3.理解SSB 的原理及Matlab 实现

4.掌握滤波器的各种设计和应用方法。

5.加深对书本知识的理解，并深刻掌握。

三、设计要求

1.根据所选题目建立相应的数学模型。

2.在Matlab 仿真环境下，输入功能实现函数模拟出单边信号调制产和解调的相

应波形。

3.调整参数，观察仿真波形图。

四、开发环境及其介绍

1.开发环境：Matalab2010

2.软件介绍：Matlab 是一款功能强大的系统集成软件，在控制、信号处理、图像处理、通信、金融、生物信息等方面有很广泛的应用。能满足简单复杂等不同层次的设计。

五、设计内容

1.设计原理

（1）.SSB 模拟单边带调制的原理：

双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M()的所

有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。

产生SSB 信号的方法有两种：滤波法和相移法。

滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带:

()m t ()DSB s t ⊗()

c 载波()H ω()

SSB s t

图1 原理框图

AM 的时域表示:

幅度调制—用基带信号f(t)去迫使高频载波的瞬时幅度随f(t)的变化而变化.

0()[()]cos()AM c c S t A f t t ωθ=++ （1）

其中ωc 为载波角频率;θc 为载波起始相位; A0 为载波幅度

当调制信号为单频余弦时，令 m m m f(t)=A cos(t+)ωθ

（2） AM 0m m m c c 0m m m c c S (t)=[A + A cos(t+)]cos(t+) =A [1+A cos(t+)]cos(t+)ωθωθωθωθ （3） 其中βAm=Am/A0<=1，称为调幅指数。

调制信号为确定信号时，已调信号的 c c c

AM 0c c j(t+c)-j(t+)0S (t)=[A +f(t)]cos(t+)

=[A +f(t)][e + e ]ωθωθωθ （4） 已知f(t)的频谱为F(ω),由付里叶变换：

00F[A ]=2A ()δω （5）

c c j(t+)C F[f(t)e ]=F(-)ωθωω （6

）c c j(t-)C F[f(t)e ]=F()ωθωω+ （7）

（8）

两个不同频率的信号通过非线性元件可以产生四种频率的信号.假定我们有两种频率的信号:载波M(t)=Amcosωct,音频信号m(t)=cosΩct.通过非线性元件可以产生频率分别为ωc,Ωc,的信号.我们通过带通滤波器滤掉Ωc,通过低通滤波器滤掉ωc.这样,我们就得到了两个边带的频率分量c+Ωc,ωc -Ωc,这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号,我们称它为双边带信号,简称DSB.此时,DSB 也可以被直接发射出去,但是DSB 信号中含有两个边带的信号,这两个边带携带着两个完全相同的信息,我们完全可以只发射其中的一个.这时,我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号(LSB 或者USB)。

(2). SSB 模拟单边带解调原理：

单边带信号的解调也不能用简单的包络检波。与双边带抑制载波信号相比，单边带信号的包络更不能反映调制信号的波形。通常单边带采用相干解调。

单边带调制的相干解调原理图如图 2：

单边带调制的相干解调原理图如图 2：

−−→−

⊗−−→−)()(t S t S P SSB −−→)(t S d

t t C c d ωcos )(=

图 2 原理框图

在将双边带调制为单边带时，幅度变为原来的1/2，解调的时候幅度再次减小1/2，因此在恢复调制信号时，解调幅度的4倍，即可得到原始调制信号。

2.模块说明及参数设置

（1）基带信号为一个在150Hz 内，幅度随频率逐渐递减的音频信号，载波信号为1000Hz 的正弦波，幅度为1，仿真采用率设为10000Hz ，仿真时间1s 。

clear;

Fs=10000;

t = 1/Fs:1/Fs:1;

m_t(Fs*1)=0;

for F=150:400

m_t=m_t+0.003*sin(2*pi*F*t)*(400-F);

end

m_t90shift=imag(hilbert(m_t));

carriercos=cos(2*pi*1000*t);

carriersin=sin(2*pi*1000*t);

s_SSB1= m_t.*carriercos-m_t90shift.*carriersin;

s_SSB2= m_t.*carriercos+m_t90shift.*carriersin;

figure(1);

subplot(4,2,1);plot(t(1:100),carriercos(1:100),...

t(1:100),carriersin(1:100),'-r'); %载波

subplot(4,2,2);plot([0:9999],abs(fft(carriercos)));

axis([0 2000 -500 6000]);

subplot(4,2,3);plot(t(1:100),m_t(1:100));

subplot(4,2,4);plot([0:9999],abs(fft(m_t)));

axis([0 2000 -500 6000]); subplot(4,2,5);plot(t(1:100), s_SSB1(1:100));

subplot(4,2,6);plot([0:9999],abs(fft(s_SSB1)));

axis([0 2000 -500 6000]); subplot(4,2,7);plot(t(1:100), s_SSB2(1:100));

subplot(4,2,8);plot([0:9999], abs(fft(s_SSB2)));

axis([0 2000 -500 6000]);

（2）单边带信号的相干解调中的低通滤波器用于将相干乘法输出的载波二次谐波分量滤除，程序中滤波器设计为4阶巴特沃斯低通，截止频率为400Hz。

clear;

Fs=10000;

t=1/Fs:1/Fs:1;

m_t(Fs*1)=0;

for F=150:400

m_t=m_t+0.003*sin(2*pi*F*t)*(400-F);

end

m_t90shift=imag(hilbert(m_t));

carriercos=cos(2*pi*1000*t);

carriersin=sin(2*pi*1000*t);

s_SSB1= m_t.*carriercos-m_t90shift.*carriersin;%上边带SSB

out =s_SSB1.*carriercos;

[a,b]=butter(4,500/(Fs/2));

demodsig=filter(a,b,out);

figure(1);

subplot(3,2,1);plot(t(1:100),s_SSB1(1:100));

subplot(3,2,2);plot([0:9999],abs(fft(s_SSB1)));