AM及SSB调制与解调详解

通信原理课程设计设计题目：AM 及SSB 调制与解调及抗噪声性能分析班级：学生姓名：学生学号：指导老师：目录一、引言 (3)1.1概述 (3)1.2课程设计的目的 (3)1.3课程设计的要求 (3)二、A M调制与解调及抗噪声性能分析 (4)2.1AM 调制与解调 (4)2.1.1AM 调制与解调原理 (4)2.1.2调试过程 (6)2.2相干解调的抗噪声性能分析 (9)2.2.1 抗噪声性能分析原理 (9)2.2.2调试过程 (10)三、S SB调制与解调及抗噪声性能分析 (12)3.1 SSB 调制与解调原理 (12)3.2SSB 调制解调系统抗噪声性能分析 (13)3.3调试过程 (15)四、心得体会 (19)五、参考文献 (19)一、引言1.1概述《通信原理》是通信工程专业的一门极为重要的专业基础课，但内容抽象，基本概念较多，是一门难度较大的课程，通过MATLAB仿真能让我们更清晰地理解它的原理，因此信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。

本课程设计是AM及SSB 调制解调系统的设计与仿真，用于实现AM及SSB 信号的调制解调过程，并显示仿真结果，根据仿真显示结果分析所设计的系统性能。

在课程设计中，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，其他参数不变。

同时也是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。

1.2课程设计的目的在此次课程设计中，我需要通过多方搜集资料与分析：(1)掌握模拟系统AM和SSB调制与解调的原理；(2)来理解并掌握AM和SSB调制解调的具体过程和它在MATLAB中的实现方法；(3)掌握应用MATLAB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。

通过这个课程设计，我将更清晰地了解AM和SSB的调制解调原理，同时加深对MATLAB这款《通信原理》辅助教学操作的熟练度。

1.3课程设计的要求(1)熟悉MATLAB的使用方法，掌握AM信号的调制解调原理，以此为基础用MATLAB编程实现信号的调制解调；(2)设计实现AM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图，对系统的主要参数进行设计说明；(3)采用MATLAB语言设计相关程序，实现系统的功能，要求采用一种方式进行仿真，即直接采用MATLAB语言编程的静态方式。

要求采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录各个输出点的波形和频谱图；(4)对系统功能进行综合测试，整理数据，撰写课程设计论文。

二、AM调制与解调及抗噪声性能分析2.1A M 调制与解调2.1.1AM 调制与解调原理幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案，属于线性调制。

AM信号的时域表示式：频谱：调制器模型如图所示：A0 cos c t图1-1 调制器模型AM的时域波形和频谱如图所示：图 1-2 调制时、频域波形AM 信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。

它的带宽是基带信号带宽的在波形上，调幅信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化，在频谱结构上，它的频谱完全是基 带信号频谱在频域内的简单搬移。

所谓相干解调是为了从接受的已调信号中，不失真地恢复原调制信号，要求本地载波和接收信 号的载波保证同频同相。

相干载波的一般模型如下：c t cos c t将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得2S AM (t) cosw c t [A 0 m(t )] cos 2w c t112[A 0 m(t)] 2[A 0 m(t)]cos2w c t 由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1 项与第 2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号1M 0(T) [A 0 M(T)]2 相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。

如果同频同相位的条件得不到满 足，则会破坏原始信号的恢复。

频sp tLPFsd t2.1.2调试过程t=-1:0.00001:1; % 定义时长A1=6; %调制信号振幅A2=10; %外加直流分量f=3000; %载波频率w0=2*f*pi; %角频率Uc=cos(w0*t); %载波信号subplot(5,2,1);plot(t,Uc); %画载波信号title(' 载波信号');axis([0,0.01,-1,1]); %坐标区间T1=fft(Uc); %傅里叶变换subplot(5,2,2);plot(abs(T1));%画出载波信号频谱title(' 载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,200000]); % 坐标区间mes=A1*cos(0.002*w0*t); %调制信号subplot(5,2,3);plot(t,mes);% 画出调制信号title(' 调制信号');T2=fft(mes); % 傅里叶变换subplot(5,2,4);plot(abs(T2)); %画出调制信号频谱title(' 调制信号频谱');axis([198000,202000,0,1000000]); % 坐标区间Uam1=A2*(1+mes/A2).*cos((w0).*t); %AM 已调信号subplot(5,2,5);plot(t,Uam1);% 画出已调信号title(' 已调信号');T3=fft(Uam1); %已调信号傅里叶变换subplot(5,2,6);plot(abs(T3)); ;%画出已调信号频谱title(' 已调信号频谱');axis([5950,6050,0,900000]); % 坐标区间sn1=20; %信噪比db1=A1^2/(2*(10^(sn1/10))); % 计算对应噪声方差n1=sqrt(db1)*randn(size(t)); % 生成高斯白噪声Uam=n1+Uam1; %叠加噪声后的已调信号Dam=Uam.*cos(w0*t); % 对AM 已调信号进行解调subplot(5,2,7);plot(t,Dam);% 滤波前的AM 解调信号title(' 滤波前的AM 解调信号波形');T4=fft(Dam); % 求AM信号的频谱subplot(5,2,8);plot(abs(T4));% 滤波前的AM解调信号频谱title(' 滤波前的AM 解调信号频谱');axis([187960,188040,0,600000]);Ft=2000; %采样频率fpts=[100 120]; % 通带边界频率fp=100Hz 阻带截止频率fs=120Hz mag=[1 0];dev=[0.01 0.05]; %通带波动1%，阻带波动5%[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord 估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta));%由fir1 设计滤波器z21=fftfilt(b21,Dam); %FIR低通滤波subplot(5,2,9);plot(t,z21,'r');% 滤波后的AM 解调信号title(' 滤波后的AM 解调信号波形');axis([0,1,-1,10]);T5=fft(z21); %求AM 信号的频谱subplot(5,2,10);plot(abs(T5),'r');% 画出滤波后的AM 解调信号频谱title(' 滤波后的AM 解调信号频谱'); axis([198000,202000,0,500000]);运行结果:2.2 相干解调的抗噪声性能分析 2.2.1 抗噪声性能分析原理AM 线性调制系统的相干解调模型如下图所示。

图 3.5.1 线性调制系统的相干解调模型图中 Sm (t)可以是 AM 调幅信号，带通滤波器的带宽等于已调信号带宽 [10]。

下面讨论 AM 调制系统的抗噪声性能 [11]。

AM 信号的时域表达式为S AM (t) [A 0 m(t )] cosw c t通过分析可得 AM 信号的平均功率为22 (S )A 0 m 2(t)(Si )AMi AM2 2又已知输入功率Ni n0B, 其中 B 表示已调信号的带宽。

由此可得 AM 信号在解调器的输入信噪比为因此解调器的输出噪声功率为(S i N i ) AMA 02m 2(t) A 02m 2(t)2n 0B AM4n 0f HAM 信号经相干解调器的输出信号为1m 0(t) 12m(t)因此解调后输出信号功率为(S 0) AM21 2m 20 (t) m 2(t)4 变成窄带噪声 ni (t)，经乘法器相乘后的输出噪声为在上图中输入噪声通过带通滤波器之后， n p (t) n i (t)cosw c t [n c (t)cosw c t-n (t)sinw t]cosw t11 n c (t) [n c (t)cos2w c t-经 LPF 后，n 0(t) 12n c (t)2N0 n20 (t) 1n c2(t) 1 N i 44可得AM信号经过解调器后的输出信噪比为(S0 N0 ) AM m2(t)n0Bm2(t)2n0f H由上面分析的解调器的输入、输出信噪比可得AM信号的信噪比增益为G AM2S0 N0 2m2(t) S i N i A2 m2(t)2.2.2 调试过程clf;t=0:0.01:2;fc=50;A=10;fa=5;mt=A*cos(2*pi*fa.*t); xzb=5;snr=10.^(xzb/10);db=A^2./(2*snr);nit=sqrt(db).*randn(size (mt));psmt=(A+mt).*cos(2*pi*fc .*t); psnt=psmt+nit; xzb1=30;snr1=10.^(xzb1/10);%清除窗口中的图形%定义变量区间%给出相干载波的频率%定义输入信号幅度%定义调制信号频率%输入调制信号表达式%输入小信躁比(dB)%由信躁比求方差%产生小信噪比高斯白躁声%输出调制信号表达式%输出叠加小信噪比已调信号波形%输入大信躁比(dB)db1=A^2./(2*snr1);nit1=sqrt(db1).*randn(size(mt) ) ; psnt1=psmt+nit1;subplot(2,2,1);plot(t,nit,'g');title(' 小信噪比高斯白躁声'); xlabel(' t');ylabel(' nit');subplot(2,2,2);plot(t,psnt,'b');title(' 叠加小信噪比已调信号波形'); %由信躁比求方差%产生大信噪比高斯白躁声%输出已调信号波形%划分画图区间%画出输入信号波形xlabel('时间 ');ylabel(' 输出调制信号 '); subplot(2,2,3); plot(t,nit1,'r');title(' 大信噪比高斯白躁声 ');xlabel(' t'); ylabel('nit'); subplot(2,2,4); plot(t,psnt1,'k');title(' 叠加大信噪比已调信号波形 '); xlabel('时间 ');ylabel(' 输出调制信号 ');运行结果：由上图可见，当输入信号一定时，随着噪声的加强，接收端输入信号被干扰得越严重。