AM及SSB调制与解调

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、AM调制与解调及抗噪声性能分析 (4)2.1 AM调制与解调 (4)2.1.1 AM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 (10)2.2.1抗噪声性能分析原理 (10)2.2.2 调试过程 (11)三、SSB调制与解调及抗噪声性能分析 (13)3.1 SSB调制与解调原理 (13)3.2 SSB调制解调系统抗噪声性能分析 (14)3.3 调试过程 (16)四、心得体会 (20)五、参考文献 (21)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2.1 AM调制与解调2.1.1 AM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：⊗()m t()ms tcosctω⊕图1-1 调制器模型AM的时域波形和频谱如图所示：时域 频域 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2倍。

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：将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得t w t m A t m A tw t m A S c c A M 2cos )]([21)]([21cos )]([t cosw t)(0020c +++=+=• 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)]([21)(00T M A T M +=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。

LPF ⊗()m s t ()p s t ()d s t cos c c t tω=2.1.2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)(mtS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tcosw)]t(m[)t(c+=ASAM通过分析可得AM信号的平均功率为2)t(m2)(22i+=ASAM又已知输入功率BNin=, 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HAMAMABANSfn4)t(mn2)t(m)(2222ii+=+=AM信号经相干解调器的输出信号为)t(m21)t(m=因此解调后输出信号功率为)t(m41)t(m)(22==AMS在上图中输入噪声通过带通滤波器之后，变成窄带噪声)t(ni，经乘法器相乘后的输出噪声为p i c c c s c cc c c s cn(t)n(t)cosw t[n(t)cosw t-n(t)sinw t]cosw t11n(t)[n(t)cos2w t-n(t)sin2w t]22===+经LPF后，)t(n21)t(nc=因此解调器的输出噪声功率为i2c2041)t(n41)t(n NN===可得AM信号经过解调器后的输出信噪比为H AMB N S f n 2)t (m n )t (m )(020200==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)t (m )t (m 22202i i 00+==A N S N S G AM2.2.2 调试过程clf; %清除窗口中的图形 t=0:0.01:2; %定义变量区间fc=50; %给出相干载波的频率 A=10; %定义输入信号幅度 fa=5;%定义调制信号频率mt=A*cos(2*pi*fa.*t); %输入调制信号表达式 xzb=5; %输入小信躁比(dB) snr=10.^(xzb/10);db=A^2./(2*snr); %由信躁比求方差 nit=sqrt(db).*randn(size(mt));%产生小信噪比高斯白躁声psmt=(A+mt).*cos(2*pi*fc.*t); %输出调制信号表达式 psnt=psmt+nit;%输出叠加小信噪比已调信号波形xzb1=30; %输入大信躁比(dB) snr1=10.^(xzb1/10);db1=A^2./(2*snr1); %由信躁比求方差nit1=sqrt(db1).*randn(size(mt) ); %产生大信噪比高斯白躁声 psnt1=psmt+nit1;%输出已调信号波形subplot(2,2,1); %划分画图区间 plot(t,nit,'g'); %画出输入信号波形 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');xlabel('时间');ylabel('输出调制信号');subplot(2,2,3);plot(t,nit1,'r'); %length用于长度匹配title('大信噪比高斯白躁声'); %画出输入信号与噪声叠加波形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'); %画出输出信号波形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。