实验一 模拟通信的MATLAB仿真

实验一 模拟通信的MATLAB 仿真

姓名：左立刚 学号：031040522

简要说明：

实验报告注意包括AM ，DSB ，SSB ，VSB ，FM 五种调制与解调方式的实验原理，程序流程图，程序运行波形图，simulink 仿真模型及波形，心得体会，最后在附录中给出了m 语言的源程序代码。

一．实验原理

1．幅度调制（AM ）

幅度调制（AM ）是指用调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。AM 信号的数学模型如图3-1所示。

图2-1 AM 信号的数学模型

为了分析问题的方便，令

δ

=0，

1.1 AM 信号的时域和频域表达式

()t S AM

=[A 0

+m ()t ]cos t c

ω （2-1）

()t S AM =A 0

π[()()ωωωωδC C ++-]+()()[]ωωωωc c M M ++-2

1

（2-2）

AM 信号的带宽

2

=B

AM

f

H

（2-3）

式中，

f

H

为调制信号的最高频率。

2.1.3 AM 信号的功率P AM 与调制效率

η

AM

P AM

=()222

2

t m A +=P

P m

c + （2-4）

式中，P C

=2

A

为不携带信息的载波功率；()2

2

t m P m

=为携带信息的边带

功率。

()()

t t m A m P

P AM

C

AM

2

2

2+=

=

η

（2-5） AM 调制的优点是可用包络检波法解调，不需要本地同步载波信号，设备简单。AM 调制的最大缺点是调制效率低。

2.2、双边带调制（DSB ）

如果将在AM 信号中载波抑制，只需在图3-1中将直流 A 0

去掉，即可输出

抑制载波双边带信号。

2.2.1 DSB 信号的时域和频域表达式

()()t t m t c

DSB S ωcos

= （2-6）

()()()[]ωωωωωC C DSB

M M S ++-=2

1 （2-7） DSB 信号的带宽

f

B B

H

AM DSB

2

== （2-8）

DSB 信号的功率及调制效率

由于不再包含载波成分，因此，DSB 信号的功率就等于边带功率，是调制信号功率的一半，即

()()t t m P

S P C

DSB DSB 2

2

2

1=

=

= （2-9） 显然，DSB 信号的调制效率为100%。

2.3、单边带调制（SSB ）

产生SSB 信号最基本的方法有滤波法和相移法。 2.3.1 SSB 信号的时域表达式

()()()t t m

t t m t c c SSB S ωωsin ˆ2

1

cos 2

1μ= （2-10） 式中，“－”表示上边带信号，“＋”表示下边带信号；()t m

ˆ是()t m 的希尔伯特变换。

2.3.2 SSB 信号的带宽、功率和调制效率

f

B B H

DSB

SSB =

=

21

（2-11）

由于SSB 信号仅包含一个边带，因此其功率为DSB 信号的一半，即

()t m

P P DSB SSB 2

4121=

=

（2-12） 显然，SSB 信号的调制效率也为100%。

2.4、残留边带调制（VSB ）

单边带传输信号具有节约一半频谱和节省功率的优点。但是付出的代价是设备制作非常困难。为了解决这个问题，可以采用残留边带调制（VSB ）。VSB

是介于SSB 和DSB 之间的一个折中方案。在这种调制中，一个边带绝大部分顺利通过，而另一个边带残留一小部分。

如何选择残留边带滤波器的滤波特性使残留边带信号解调后不产生失真呢？为了在接收端不失真地恢复原基带信号，要求残留边带滤波器传输特性必须满足下述条件

()()常数=-++ωωωωC

VSB

C

VSB

H H

ωωH ≤ （2-13）

式中，ω

H

是基带信号的最高截止角频率。

2.5频率调制(FM)

2.5.1 FM 解调模型的建立：

调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解调不需同步信号，且对于NBFM 信号和WBFM 信号均适用，因此是FM 系统的主要解调方式。在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。

非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图5所示。限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声，使调频信号顺利通过。鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。

2.5.2 解调过程分析：