通信原理课程设计报告样板

DSB调制与相干解调系统仿真学生姓名：指导老师：摘要本课程设计主要运用MA TLAB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Simulink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、瑞利和莱斯噪声，并分析对信号的影响，最后通过对输出波形和功率谱的分析得出DSB调制解调系统仿真是否成功。

关键词Simulink；DSB；调制；相干解调1引言本次课程设计主要运用MATLAB软件，在Simulink平台下建立仿真模型。

实现模拟基带信号经DSB调制与相干解调的传输过程，通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱特征，理解DSB调制原理。

在分别加入三种不同的噪声，观察对波形的影响，并对其进行分析总结。

1.1课程设计的目的通信原理是通信工程专业的一门骨干的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础。

掌握通信原理课程的知识可使学生打下一个坚实的专业基础，可提高处理通信系统问题能力和素质。

由于通信工程专业理论深、实践性强，做好课程设计，对学生掌握本专业的知识、提高其基本能力是非常重要的。

通信课程设计的目的是为了学生加深对所学的通信原理知识理解，培养学生专业素质，提高利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后的专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。

使学生能比较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论，掌握数字通信系统及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练和初步的科学研究方法和实践训练，增强分析和解决问题的能力，了解本通信专业的新发展。

1.2课程设计的基本任务和要求本次课程设计的基本任务：（1）使学生通过专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。

（2）使学生掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统。

（3）了解通信工程专业的发展现状及发展方向。

（4）与运用学过的MATLAB基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台的使用课程设计中必须遵循下列要求：（1）利用通信原理中学习的理论知识，在Simulik仿真平台中设计出各种调制与解调系统、基带传输系统、差错控制编解码系统等等，并按题目要求运行、检测系统仿真结果。

（2）构建调制电路，并用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（3）再以调制信号为输入，构建解调电路，用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化。

（4）在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输：a 用高斯白噪声模拟有线信道，b 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道，c 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。

将三种噪声源的方差均设置为0.1，分析比较通过三种不同信道后的接收信号的性能。

（5）要求编写课程设计论文，正确阐述和分析设计和实验结果。

1.3设计平台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[1]。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MA TLAB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。

Simulik是MATLAB软件的扩展，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。

所谓模型化图形输入是指Simulik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，进而进行仿真与分析[2]。

2设计原理2.1 Simulink工作环境（1）模型库在MATLAB命令窗口输入“simulink”并回车，就可进入Simulink模型库单击工具栏上的按钮也可进入Simulik模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从而实现全图形化仿真。

S imulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿真模型。

图2-1 Simulink工具箱（2）设计仿真模型在MATLAB子窗口或Simulink模型库的菜单栏依次选择“File” | “New” | “Model”，即可生成空白仿真模型窗口图2-2 新建仿真模型窗口（3）运行仿真两种方式分别是菜单方式和命令行方式，菜单方式：在菜单栏中依次选择"Simulation" | "Start" 或在工具栏上单击。

命令行方式：输入“sim”启动仿真进程比较这两种不同的运行方式：菜单方式的优点在于交互性，通过设置示波器或显示模块即可在仿真过程中观察输出信号。

命令行方式启动模型后，不能观察仿真进程，但仍可通过显示模块观察输出，适用于批处理方式[3]。

2.2抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）原理（1）幅度调制原理在消息信号m(t)上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC ）调制信号，简称双边带（DSB ）信号。

DSB 调制器模型如下图，可见DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。

图2-3 DSB 信号调制器模型其时域和频域表示式分别如下t t m t S c DSB ωcos )()(= (2-1)[])()(21)(c c DSB M M S ωωωωω-++= (2-2)除不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频谱与AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。

故DSB 信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM 信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB 信号的波形和频谱分别如下[4]：图2-4 DSB 信号的波形与频谱（2）DSB 的解调原理因为不存在载波分量，DSB 信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB 信号的包络不再与m(t)成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调[5]。

图2-5 DSB 信号相干解调模型图中SL(t)为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。

即频率相同时域分析如下：t 2cos )(21)(21t m(t)cos (t)S (t)S (t)c c 2L DSB p ωωt m t m S +==⋅= (2-3)Sp(t)经过低通滤波器LPF ，滤掉高频成份，)(t m o 为)(21)(t m t m o = (2-4) 频域分析如下：[])(S )-(21)(c DSB c DSB p ωωωωω++=S S)(21)H()(S )(p o ωωωωM M =⋅=∴ (2-5) 式中的H(ω)为LPF 的系统函数。

频域分析的过程如图所示。

事实上）（t L S 本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的，因此，需要讨论）（t L S 有误差情况下对解调结果的影响[6]。

图2-6 DSB信号相干解调过程示意图3 设计步骤3.1 DSB信号调制打开simulink工具箱，点击file图标，选择新建中的model，新建一个仿真空白模型，将DSB信号调至所需要的模块拖入空白模型中，也可点击鼠标左键单击“add to untitled”图中sine wave为正弦基带信号、sine wave1为载波、product为乘法器、scope为示波器，将基带信号的的幅度Amplitude和角频率Frequency设置为2.5和2载波，载波幅度设2，角频率设20，相位设为0.5*pi此时载波变为余弦波。

如下图所示，图3-1 基带信号参数设置图3-2 载波参数设置图设置好后连接各模块并运行，点击示波器，结果如下：图3-3 DSB调制模型图3-4 DSB信号调制波形第一路为基带信号，第二路为载波，第三路为调制后的波形，由图可见，双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。

在调制信号零点前处已调波的相位发生了180°的突变。

在调制信号的正半周期内，已调波的高频相位与载波相同，在调制信号的负半周期内，已调波的高频相位与载波相反。

并且双边带的带宽为基带信号的两倍。

3.2 DSB信号相干解调相干解调也称同步检波是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。

因为DSB信号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回复信号必须需采用相干解调。

让调制后的信号与一个与载波同频的余弦信号相乘，再通过低通滤波器即可输出解调后信号。

滤波器参数设置如下：图3-5 带通滤波器参数设置图图3-6 低通滤波器参数设置图如图所示可以通过Design method 选择滤波器类型，本次设计选用巴特沃斯模拟低通滤波器；通过Filter type 确定滤波器的特性；因为基带信号的角频率设为2，载波角频率设为20，以20为中心频率，s rads L /18=ω和20rads/s =H ω，所以带通滤波器的角频率设置必须包括该频率段，将最高和最低截止频率分别为16和24。

而低通滤波器只需让基带信号通过，所以将频率设为4。