最新模拟单边带调制和解调

模拟单边带调制和解

调

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模拟单边带调幅及解调

一．设计目的及意义

我们知道模拟信号调制有利于信号的传输,有利于信道的利用,可以用较少的信道传输较多的信息。信号调制由双边带调幅和单边带调幅两类，单边带调幅只传输频带幅度调制信号的一个边带，使用的带宽只有双边带调制信号的一半，具有更高的频率利用率,成为一种广泛使用的调制方式。对于双边带调制信号而言,则很难达到预期的效果，由此,寻求一种可靠及能在高质量的通信方式对于我们通信传输而言就显得很重要了。对比两种调制方式，单边带调制就具有稳定可靠,占用宽带少和传输距离远的特点。

二．设计原理

１.。单边带调制原理

据我们所知,单边带调制中只传输双边带调制信号的一个边带。因此产生单边带信号的最直观的方式是让双边带信号通过一个单边带滤波器,滤除不要的边带,就可以得到单边带信号。这种方法就是滤波法，其频谱变换图如下:

当采用单频调制时假设有

调制信号f(t）=Ａm＊ｃoｓ(wm*t)

载波信号Ｃ(t）=cos(wｃ*ｔ）

双边到调幅信号为

Sdsb=0。５*Aｍ＊ｃos(wc+wｍ)*t+0．5*Aｍ＊cｏs(wc-wm)＊ｔ

保留上边带的调幅信号

Susb＝0。5*Am*(coｓ（wc*t）*cos （ｗm*ｔ)）－sin(（wc＊t）＊ｓiｎ（ｗm＊t））

保留下边带的调幅信号

Ｓlsb=0．5*Am＊(ｃｏｓ（wc*ｔ）*coｓ（wm*t）)+ｓｉn（(wｃ*t)*siｎ（wm＊t))

根据以上信息，可以引出实现单边带调制的另一种方法，称为相移法,也叫希尔伯特变换法其上边带信号为

Ｓuｓｂ＝0。5＊ｆ(t)*cos(wc＊t)—0。5＊f ＾（t）＊siｎ（ｗｃ＊t)

使用这些信息可以实现单边带调幅.

2 .单边带信号的解调

单边带信号的解调一般采用的是相干解调的方式,如上所示单边带信号的时域表达式为:

S(t)＝０.５*ｆ(t)＊cos(wｃ*t）_＋０。5＊f^(ｔ)*ｓin(ｗc＊t)

乘上同频同相载波后：

S'=0．5＊f（t)+0。5*ｆ(t）*cos(2wc＊t)＿+0。５*f^（t)*ｓin（2wc*t)

经过低通滤波器后:

Sd=0。5＊f(t）

单边带解调的原理图如下图所示：

3。窗函法设计数字滤波器

窗函数法设计FIR数字滤波器是最为简单的,正确的选择窗函数可以提高设计数字滤波器的性能,在满足设计要求的情况下，减小ＦＩＲ滤波器的阶数。常用的窗函数有以下几种:矩形窗, 三角窗（Ｂａrt ｌeｔt)汉宁窗(Hａnning)海明窗(Hammiｎg)布拉克曼窗（Blaｃkｍan)凯泽窗（Kaiｓｅr）

在这个设计中我依然使用了海明窗,其相应的程序如下：

N＝512;

t=（0:1/fs:(N—1)/ｆｓ);

Ｄ=ｉnput('ｉnｐut the D（lvbｏqｉcａnshu）＝');

fl=fm—100;

fｈ=fm+10０;

fs＝２００0００；

wl=2*pｉ＊ｆl／fs；

wh=２＊pi*fh/fｓ；

window=ｈamminｇ(D+1);

ｈ=ｆiｒ1(D,[wl/ｐi ｗh/pi]，windｏw)；

figｕre（８)

fｒeqz(h,１,Ｎ);

title （’滤波器'）；

三.详细的设计步骤

1用户数据设置

为了使调制过程中的参数可变,定义一些变量,用户可以在使用过程中,可以自己输入参数。要求调制信号的频率在30０-３

400HZ之间，载波频率大于调制信号频率，以便于观察。本次中采用数据如下:

Am=５,ｆm=２500，Ac=14，fｃ＝1００00,D=８4

２使用matlab绘制调制信号和载波信号

用户输入调制信号幅度和频率（在30０-－３40０HZ),输入载波信号幅度和频率，利用软件实现调制信号ｍ＝Ａm*ｃｏs(2＊pi*ｆｍ*t）和载波信号ｃ=Ac＊cos(2*pｉ*ｆc＊t),其波形图如下所示

上边带信号我在这里直接利用结论表示如下：

ｂ＝Ac*sin（２*pi*fｃ*ｔ)；

Sｕssb＝m.＊ｃ-ｉmag（hiｌbeｒt(m））。＊ｂ;

在MATLAB软件中所得波形如下所示:

3使用ｍatｌａb产生高斯白噪声

所谓“高斯”噪声是指他的概率密度函数为正态分布,“白”噪声是之他的功率谱密度为均匀分布。在这部分,我遇到了问题，我不知道如何表达高斯白噪声,在查阅了一部分资料后,我发现可以使用如下函数来表示：

Ｓnr=3；Zｓ＝awgn(x,ｓnr,‘mｅasured’)

此函数功能为向信号x中添加信噪比为snr的高斯白噪声,上边带信号加噪声后的信号波形及其频谱波形如下图所示：

调制信号加噪声后波形及其频谱波形:

载波信号加噪声后的波形及其频谱波形:

SＳB信号乘以一个同频同相的本地载波后的混频信号波形:

4 滤波器的设计，完成后滤波器时域波形和频域波形

5 解调后的信号时域波形和频域波形（右边为解调信号,左边为调制信号)

四．设计结果及分析

在本次设计中,我认为有两个重点,一个是单边信号的调制,另一个是解调。其中单边带信号是通过希尔伯特变换式得到的,在理论意义上是没有差错的，得到的图形也基本上是可以认为正确的。现在我们来对比解调后的信号与调制信号,正如上图所示。

解调出来的信号与调制信号之间有着较为明显的差异。在经过了反复的试验和推敲后,我始终不明白出错在哪里，在对程序反复推敲后修改后，我最终认为是窗函数设计造成滤波器的性能可能并不满足要求.但由于时间的不够和对窗函数法设计滤波器的知识不足,