AM调制与解调的设计与实现

课题三 AM 调制与解调的设计与实现

一、 本课题的目的

本课程设计课题主要研究模拟系统AM 调制与解调的设计和实现方法。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：

1．掌握模拟系统AM 调制与解调的原理，了解FDM 频分复用工作原理及实现方法。

2．掌握模拟系统AM 调制与解调的设计方法；

3．掌握应用MA TLAB 分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用Matlab 进行编程仿真的能力；

4．熟悉基于Simulink 的动态建模和仿真的步骤和过程；

二、 课题任务

设计一个模拟系统，实现AM 调制与解调。要求通过硬件实验掌握AM 的工作原理，根据给定的技术指标通过程序设计实现系统仿真。

硬件部分：基于信号与系统实验箱，使用信号源单元和FDM 频分复用模块进行实验。 软件仿真设计：采用Matlab 语言设计，采用两种方式进行仿真，即直接采用Matlab 语言编程的静态仿真方式和采用Simulink 进行动态建模和仿真的方式。

三、主要设备和软件

1． 信号与系统实验箱，一台（含FDM 频分复用模块（DYT3000-70）、同步信号源模块（DYT3000-57））

2． PC 机，一台

3． 20MHz 双踪示波器，一台

4． MATLAB6.5以上版本软件，一套

5． USB2090数据采集卡，一块

三、 实验原理：

AM 调制解调的原理

1.所谓调制，就是用一个信号（原信号也称调制信号）去控制另一个信号（载波信号）的某个参量，从而产生已调制信号，

解调则是相反的过程，即从已调制信号中恢复出原信号。

模拟调制方式是载频信号的幅度、频率或相位随着欲传输的模拟输入基带信号的变化而相应发生变化的调制方式，包括：幅度调制（AM ）、频率调制（FM ）、相位调制（PM ）三种。

这三种调制方式的实质都是对原始信号进行频谱搬移，将信号的频谱搬移到所需要的较高频带上，从而满足信号传输的需要。

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化，其它参数不变。是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。

振幅调制分为三种方式：普通调幅方式（AM ）、抑制载波的双边带调制（DSB-SC ）和单边带调制（SSB ）。所得的已调信号分别称为调幅波信号、双边带信号和单边带信号。

设载波信号为)cos()(t V t v c m o c ω=，c c f πω2=，调制信号为)cos()(t V t v m Ω=ΩΩ，则输出调幅电压为

)2cos())cos(()(0θπα+Ω+=t f t m V t v c a m o （1-1）

式中α是输入信号偏移，当1=α，为普通调幅波，当0=α时，为抑制载波的双边带调制波。θ是初始相位（设0=θ），a m 为调制指数（或称为调幅度，1≤a m ）。

1.1普通调幅波

在单一频率信号作为调制信号时，调幅波的表达式为：

()(1cos )cos AM cm a c u t U m t t

ω=+Ω （1-2）

若调制信号为非正弦波，其表达式为：

()(1())cos AM cm a c u t U m f t t ω=+ （1-3） 在上两式中a m 为调幅度或调制度，1≤a m ，否则会产生过调制；1)(=m ax t f 。

调幅波的频谱由三部分组成，包括载频分量和上、下边频（带）。振幅调制是把调制信号的频谱搬移到载频两端，在搬移的过程中频谱结构不变。这类调制属于频谱的线性搬移。

调幅信号的带宽为调制信号最高频的两倍，即 B W =2F max 。

1.2双边带调制

在调制过程中将载波抑制就形成了抑制载波的双边带信号，简称双边带信号。双边带信号的表达式为

()cos cos 1[()cos()]2

DSB m Cm c m Cm c c u t U t U t

U U cos t t ωωωΩΩ=Ω=+Ω+-Ω （1-4） 双边带信号的振幅与调制信号的绝对值成正比，其频谱只有上、下边频（带），载波分量被抑制。

1.3单边带调制

单边带调制是由双边带经滤除一个边带或在调制过程中直接将一个边带抵消而成。单边带信号可分为上边带和下边带信号。

单边带信号的一般表达式为

])(2

1)(t cos U U t u c Cm m Ω+ω=Ω （1-5） 或

])(2

1)(t cos U U t u c Cm m Ω-=Ωω （1-6） 单边带调制方式在传输信息时，它所占用的频带为max BW F =，比AM 、DSB 减小了一

半，频带利用充分，因此目前已成为短波通信中的一种重要调制方式。

1.4调幅波的解调

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。同步检波，又称相干检波，主要用来解调双边带和单边带调制信号，它有两种实现电路。一种由相乘器和低通滤波器组成，另一种直接采用二极管包络检波。

1.5频分复用的原理

在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。

频分多路系统的原理方框图如图5-1所示。

图1-1频分多路复用原理方框图

在选择载频时，应考虑到边带频谱的宽度。同时，为了防止邻路信号间的相互干扰，还应留有一定的保护频带，即：

n i f f f f p m ci i c ,,2,1,)()1( =++=+ （1-7）

其中：)1(+i c f 与ci f ——分别为第1+i 路与i 路的载频的频率；

m f ——每一路的最高频率；

p f ——邻路间保护频带。

1.6系统框图：