基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

s' (t)
m(t)
H(t)
s(t)
w A os t c o
图 1.1 线性调制的远离模型
w 调制信号 m(t)和载波在乘法器中相乘的结果为： s' (t) m(t)Acos t ，然后通过一个传 o
输函数为 H(f)的带通滤波器，得出已调信号为。 从图 1.1 中可得已调信号的时域和频域表达式为：
由于 DSB 信号的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 恢复调制信号。DSB 信号解调时需采用相干解调。
DSB 相干解调性能分析模型如图 2.5 所示： n(t)
sm(t)
＋
带通 sm(t) 滤波器 ni(t)
低通 mo(t) 滤波器 no(t)
cosct 图 1.5 DSB 相干解调性能分析模型
图 1.2 AM 调制器模型 AM 信号的时域和频域表达式分别为
sAM (t) [Ao m(t)]coswc (t) Ao coswc (t) m(t)coswc (t)
（1-6）
s AM
(t)
Ao[
(w
wc)
(w
wc)]
1 [M 2
(w
wc)
M
(w
wc)]
（1-7）
式中， Ao 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平
1.2 双边带调制 DSB 的基本原理
在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号 m(t)中无直流分量，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）调制信号，
简称双边带（DSB）信号。
设正弦型载波 c(t)=Acos( t) ，式中：A 为载波幅度， 为载波角频率。
（1-8）
图 1.3AM 调制典型波形和频谱
如果在 AM 调制模型中将直流 A 去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式—抑制载波双
边带信号(DSB—SC)，简称双边带信号。
其时域表达式为
s (t) m(t)cos( t)
DSB
c
（1-9）
式中，假设的平均值为 0。DSB 的频谱与 AM 的谱相近，只是没有了在±ω处的函数δ，
相干解调，也称同步检波，为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收 的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接受的已调信号相乘后， 经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。
包络检波器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号，通常由半波或全波整流器和低 通滤波器组成。
（1-4）
若为确知信号，则 AM 信号的频谱为:
s A () [ ( ) ( )] 1 [M ( ) M ( )]
m
0
c
c2
c
c
（1-5）
AM 信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。AM 信号的总功率包括载波功率 和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，也就是说，载波分量并不携带信息。 因此，AM 信号的功率利用率比较低。 AM 调制器模型如下图所示。
s(t)
[m(t)
cos
wo
t]
*h(t)s( f) 1 [M ( f 2
f o) M ( f
f o)]H ( f )
（1-1）
式（1-1）中，M(f)为调制信号 m(t)的频谱。 由于调制信号 m(t)和乘法器输出信号之间是线性关系，所以成为线性调制。带通滤波器 H(f)可以有不同的设计，从而得到不同的调制种类。
结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域的简单搬移。
标准振幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM）。假设调制信号 m(t)的平均值为 0，将其
叠加一个直流偏量 后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表达式为:
s A (t) ( m(t))cos( t)
AM
0
c
式中： 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，也可以是随机信号。
即
s () 1 [M ( ) M ( )]
m
2
c
c
（1-10）
与 AM 信号比较，因为不存在载波分量，DSB 信号的调制效率是 100 ，即全部效率都用 于信息传输。但由于 DSB 信号的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 包络检波来恢复调制信号。DSB 信号借条是需采用相干解调，也称同步检波（比包络检波器 复杂得多）。
页脚.
其典型波形和频谱如图 1-2 所示：
cos 0t O
m(t) O
sDSB(t) O
t
－ c
O
c
M( )
t
－ H O H
SDSB( )
2 H
t 载波反相 点
－ c
O
c
图 1.4 DSB 调制典型波形和频谱
1.3 DSB 解调原理与抗噪性能
解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号）。解 调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。
均值为
0，即
—
m
(t)
0
。
由频谱可以看出，AM 信号的频谱由载波分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的
频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM 信号是带有载波
分量的双边带信号，他的带宽是基带信号带宽
f H
的 2 倍，即
页脚.
B f 2
AM
H
AM 调制典型波形和频谱如图 1-1 所示：
页脚.
1 线性模拟调制
1.1 模拟调制原理
模拟调制是指用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波，而载波是一个确知的周期性 波形。模拟调制可分为线性调制和非线性调制，本文主要研究线性调制。
线性调制的原理模型如图 1.1 所示。设 c(t)=Acos2 f o t ,调制信号为 m(t),已调信号为
s(t)。
根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为：
(t)=Am(t)cos( t)
（1-2）
页脚.
其中，m(t)为基带调制信号。
设调制信号 m(t)的频谱为 M()，则由公式 2-2 不难得到已调信号 (t)的频谱：
s ω (ω) A [M (ω
m
2
)
c
M
(ωωc
)]
（1-3）
由以上表示式可见，在波形上，幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化；在频谱
设解调器输入信号为：
页脚.
(t)= m(t)cos( t)
(1-1
1)
与相干载波 cos( t)相乘后，得
m(t) cos2 ( t) 1 m(t) cos( t) 1 m(t) cos(2 t)
c
2
c2
c
经低通滤波器后，输出信号为:
m0 (t)
1 2
m(t)
因此，解调器输出端的有用信号功率为: