抑制载波单边带调幅(SSB)和解调的实现

2011 - 2012 学年第 1 学期
《高频电子课程设计》
课程设计报告
题目：抑制载波单边调幅（SSB）和解调的实现专业：
班级：
姓名：
指导教师：
电气工程系
2011 年 12月25 日
课程设计任务书
摘要
单边带调制从1933年开始，在短波通信中，大多越洋和洲际都用导频制单边带传输。

自1954年以来，载频全抑制单边带调制迅速在军用和许多专用无线电业务中取代调幅制。

在载波、微波多路传输和地空的通信中，单边带技术已得到了广泛的应用，并且已使用在卫星至地面的信道和移动通信系统中。

单边带调制是将消息的频谱从基带移到一个较高的频率上，而且在平移后的信号频谱原有频率分量的相对关系保持不变的调制技术。

单边带 (SSB)调制也可看作是调幅(AM)的一种特殊形式。

调幅信号频谱由载频
f和上、下边带组成，被传输的消息包含在
c
两个边带中，而且每一边带包含有完整的被传输的消息。

因此，只要发送单边带信号，就能不失真地传输消息。

显然，把调幅信号频谱中的载频和其中一个边带抑制掉后，余下的就是单边带信号的频谱。

目录
高频电子课程设计
第一章、设计目的和意义
1、设计目的
研究模拟连续信号在SSB线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。

2．设计意义
（1）加深对模拟线性调制SSB的工作原理的理解。

（2）了解产生调幅波（AM）和抑制载波单边带波（SSB—AM）的调制方式，以及两种波之间的关系。

（3）了解用滤波法产生单边带SSB—AM的信号的方式和上下边带信号的不同。

（4）了解在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。

第二章、设计原理
信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号，实现频率的搬移，使有用信号容易被传播。

单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。

双边带调制中上、下两个边带是完全对称的，它们所携带的信息
张莉: 抑制载波单边带调幅（SSB ）和解调的实现
相同，完全可以用一个边带来传输全部消息。

这种传输方式除了节省载波功率之外，还可节省一半传输频带，即为单边带调制。

单边带调制中只传送双边带调制信号的一个边带。

因此传送单边带信号的最直接的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。

我们把这种方法称为滤波法，它是最简单也是最常用的方法。

因此，我们只需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率。

这就是单边带调制（SSB —SC ）。

产生SSB 信号有移相法和滤波法。

本设计采用滤波法，即，将已产生的双边带信号通过一个带通滤波器，根据该滤波器传递函数的不同，可分别得到下边带信号和上边带信号。

SSB 信号可表示为：()()()t t m t t m t c c SSB ωωsin cos S +=式中：是m （t ）的所有频率成分移相的信号，称为的希尔伯特信号。

式中符号取“-”产生上边带，取“+”产生下边带。

图2.1 单边带信号的滤波法形成
滤波法的原理方框图如图2.1所示，图中()ωSSB H 为单边带滤波器
的传递函数，对于保留上边带的单边带调制来说，有
高频电子课程设计
()()⎪⎩
⎪⎨⎧≤>==c c USB H ωωωωωω,0,1H SSB 对于保留下边带的单边带调制来说，则取()ωSSB H 为带通滤波器，于是
()()⎪⎩
⎪⎨⎧≥<==c c SB H ωωωωωω,0,1H L SSB 单边带信号的频谱为()()ωωSSB DSB SSB H S S =
总电路图见附录
第三章、详细设计步骤
1、 信号的产生
由题意可知，未调信号的频率f=1Hz ，功率P=1W ，载波频率10Hz 。

设采用时间为0.001S ，频率分辨率为0.1。

由于正弦信号的功率与幅值有以下关系：212m P A = ，可以求出未调信号幅值。

所以未调信号表达为：m=Am*cos(2*pi*ft*t)。

2、 信号的调制
由于SSB 是通过滤波法实现。

通过公式()()t t f t c ωcos S DSB =实现DSB 信号，并通过傅立叶变换得其频谱，然后去除上边频分量得到下边频分量LSSB ，再通过傅立叶反变换即可产生携带下边频的单边带调幅信号即u 信号。

在MATLAB 中fftseq 函数可以实现傅立叶变换，iff 函数可以实现傅立叶反变换。

张莉: 抑制载波单边带调幅（SSB ）和解调的实现
3、 信号的解调
单边带信号的时域表达式为：()()()()()t t f t t f t c
c ωωsin ˆcos S SSB ±=，将已调信号u 与同频同相的载波cos c w t 相乘后可以得到含源信号的表达试()()()()()()t t f t t f t f t c c ωω2sin ˆ212cos 2121S P ±+=，通过截至频率合理的低通滤波器就能将源信号恢复出来。

在MATLAB 中，低通滤波器可以floor 函数实现。

4、程序代码
t0=1;
ts=0.001;
fc=10;
fs=1/ts;
df=0.3;
t=[-t0/2:ts:t0/2];
m=sqrt(2)*cos(2*pi*t);
c=cos(2*pi*fc.*t); %定义载波同相分量%
b=sin(2*pi*fc.*t);
v=m.*c+imag(hilbert(m)).*b;
u=m.*c-imag(hilbert(m)).*b;
[M,m,dfl]=fftseq(m,ts,df);
M=M/fs;
高频电子课程设计[U,u,dfl]=fftseq(u,ts,df);
U=U/fs;
[V,v,dfl]=fftseq(v,ts,df);
V=V/单边带调制与解调设计与仿真fs; f=[0:dfl:dfl*(length(m)-1)]-fs/2; hold on;
figure(1)
subplot(1,2,1)
plot(t,m(1:length(t)));
axis([-1,1,-2,2]);
xlabel('时间');
title('未调信号')
subplot(1,2,2);
plot(f,abs(fftshift(M)))
xlabel('频率');
title('未调信号的频谱')
hold on;
figure(2);
plot(t,c(1:length(t)));
axis([-0.1,0.1,-2,2])
xlabel('时间');
title('载波')
张莉:抑制载波单边带调幅（SSB）和解调的实现figure(3);
subplot(2,2,1)
plot(t,u(1:length(t)));
axis([-0.2,0.2,-1.5,1.5]);
xlabel('时间');
title('上边带已调信号') subplot(2,2,2)
plot(t,v(1:length(t)))
axis([-0.2,0.2,-1.5,1.5]);
xlabel('时间')
title('下边带已调信号'); subplot(2,2,3)
plot(f,abs(fftshift(U)))
title('上边带已调信号的频谱');
xlabel('频率');
subplot(2,2,4);
plot(f,abs(fftshift(V)))
title('下边带已调信号的频谱');
xlabel('频率')
第四章、设计结果及分析
1、仿真结果：
图1：未调信号及其频谱
图2：载波信号
图3：已调信号及其频谱
图4：功率普密度及解调后的信号
2、仿真分析
从图1中可以看出，未调信号频率为1Hz。

从频谱角度上看，在0处出现冲击，这是由正弦信号的频率特性确定的。

由抑制载波双边带调幅调制出来的信号是以正弦信号为包络的不等值正弦信号组成的波形，经过滤除上边带后得到图3的携带下边带信号的已调信号，及经过滤除下边带后得到图3的吓呆上边带信号的已调信号。

调制过程就是将信号的频谱进行搬移，将其搬运到载波附近的频率点上。

下图是分别对应上、下边带信号的频谱图。

与图1中的频谱图进行比较能清晰地看出，频域信号已经被搬移到载波的附件。

图2为载波信号的波形。

从图4功率普密度图中看到，已调信号的功率主要集中在10Hz
附件，主要是因为信号频率已经被搬运到载波附件的原因。

经过滤波器后，信号的大致形状已经被恢复，但由于调制和解调的过程号产生了相移，所以与未调信号相比，相位发送了较大的变化。

第五章、参考文献
[1] 程佩青. 数字信号处理教程（第三版）. 清华大学，2007
[2] 卫国. MATLAB程序设计教程. 中国水利水电，2005
[3] 宋祖顺. 现代通信原理. 电子工业，2007
[4] 余成波. 数字信号处理. 清华大学，2006
第六章、自我评价
第五章、设计体会
本周我们的课程设计是抑制载波单边带调幅（SSB）和解调的实现,通过这次课程设计，我得到了很大的收获：通过对程序的设计，我进一步熟悉了MATLAB开发环境，对MATLAB的一些基本操作和应用有了更深入的了解。

如：公式编辑器的使用，有要求的正弦信号的产生，基本图形的绘制和各种的函数的使用等。

同时，这次设计使我对通信电路课本上学到的知识点有了更深入的理解和掌握。

比如对信号的调制和解调过程有了更深层次的理解，学会了如何使用MATLAB对信号进行SSB调制和解调，了解了低通滤波器的MATLAB设计方法。

过程中，我遇到了许多现问题，不过在小组讨论中都被克服了，我学会了如何安排设计所需的时间及合理利用网络资源等普遍实用
的学习方法，通过和和同学探讨，拓宽了我的眼界，学习了别人好的设计思路和设计方法等。

学会了怎样编写设计报告等。

相信在以后的学习中都还是能用到的。