通信AM模拟仿真论文

毕业设计(论文)题目利用仿真软件SystemView对AM系统进行仿真摘要模拟通信系统中，常对消息进行两种变换。第一种变换：将消息变为原始电信号，由于原始电信号通常具有很低的频率分量，一般不宜直接传输；第二种变换：将原始电信号(基带信号)变为适合信道传输的频带信号，在接收端再进行相反变换。这种变换和反变换通常称为调制和解调。调制解调技术在现代通信系统中起着十分重要的作用，他直接影响通信的质量和速度。调频信号是模拟调制系统中最常用的调制信号，如何高效准确地从调频信号中解调出原来原始信号是当今研究的一个重要课题。关键词：接受；检波；差频；谐振目录第一章模拟通信的基本概念-----------------------------------1一、模拟通信系统模型----------------------------------------------1二、通信的发展过程-----------------------------------------------1三、通信系统的主要性能指标---------------------------------------2第二章AM通信系统的理论分析------------------------------------2一、调幅定义--------------------------------------------------2二、AM的信号表达式--------------------------------------------3三、AM的调制--------------------------------------------------4四、AM的解调--------------------------------------------------6第三章利用SystemView系统进行仿真-----------------------------7一、SystemView仿真系统运行步骤-------------------------------7二、仿真过程---------------------------------------------------7第四章通过实验进行验证----------------------------------------11一AM信号的产生-----------------------------------------------11二结论-------------------------------------------------------14第五章谢辞-----------------------------------------------------15参考文献--------------------------------------------------------161第一章模拟通信的基本概念一、模拟通信系统模型通信所传输各种消息可分为两大类：一类是消息的状态是可数的或离散的消息——离散消息（或数字消息），如符号、文字和数据等；另一类是状态连续变化的消息——连续消息（或模拟消息），如连续变化的语言、图像等。为了传递消息需将各种消息转换成电信号参数的变化。这种转换就是在消息与电信号的某一参量或几个参量间建立起一一对应的关系。若消息为连续消息，它所对应的电信号参量是连续取值的，这样的信号为模拟信号。我们按信道中传输信号的特征是模拟信号相应的把通信系统分为模拟通信系统。模拟通信系统的模型如图1-1所示。其中包含两种重要的变换：一是在发送端将连续消息变换成原始电信号，或在接收端作相反变换，它是由信号源或受信者完成；另一是在发送端将原始电信号转换成其频带适合于信道传输的信号或在接收端作相反变换，即调制或解调，它们由调制器或解调器完成。经第一种变换所得到的原始电信号具有较低的频谱分量，一般不宜直接作为远距离传输信号，因此在模拟通信系统中常常需要进行第二种变换。通常我们将在发送端调制前或接收端解调后的信号成为基带信号，因此原始电信号又称基带信号，而经过调制的信号称为已调信号。调制的目的主要有三方面：（1）将基带信号变换为适合于信道传输的品带信号，如在无线通信中，必须将基带信号载在高频上才能发射出去；（2）改善系统性能；（3）实现信道复用，提高信道利用率。图1－1模拟通信系统模型从模拟通信系统模型可看出，模拟通信研究的基本问题包括：（1）收发两端的换能过程及基带信号的特征；（2）调制与解调原理；（3）信道与噪声特性及其对信号传输的影响；（4）存在噪声条件下的系统性能等。二、通信的发展过程从有了人类社会以来，按照通信交流方式与技术的不同可以将通信发展划分为四个历史阶段。第一阶段是语言通信，人们通过人力、马力以及烽火台等原理通信手段传递消息；第二阶段是出现文字后的邮政通信；第三阶段是电气通信时代，其主要代表性的通信方式是电话、电报和广播等；第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递，还包括了对信息的存储、处理和加工，其主要代表为计算机网络和信息高速公路等。真正有实用意义的电通信起源于19世纪30年代。1835年，莫尔斯电码出现；1837年，莫尔斯电磁式电报机出现；1866年，利用大西洋海底电缆实现了越洋电报通信；1876年，贝尔发明了电话机，开始了有线电报、电话通信，使消息传递既迅速又准确。19世纪末，出现了无线电报；20世纪初电子管的出现使无线电话成为可能。从20世纪60年代以来，随着晶体管、集成电路的出现和应用，无线电通讯迅速发展，无线电话、信息源调制器信道信息源解调器受信者噪声源2广播、电视和传真通信相继发展起来。通信就意味着信息的交换和传递，在当代社会中，信息的交换日益频繁，随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，已能克服空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。展望未来通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，朝着信息服务多种领域广泛延伸。人们期待着早日实现通信的最终目标，即无论何时、何地都能实现与任何人进行任何形式的信息交换——全球个人通信。三、通信系统的主要性能指标1.简介设计和评价一个通信系统，往往要涉及到许多性能指标，如系统的有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性及使用维护方便性等。这些指标可从各个方面评价通信系统的性能，但从研究信息传输方面考虑，通信的有效性和可靠性是通信系统中最重要的性能指标。有效性主要是指消息传输的“速度”问题，而可靠性主要是指消息传输的“质量”问题。由香农（Shannon）定理可知，系统的带宽能够决定信号的极限传输速度。信号在传输过程中的噪音干扰和信道特性不理想使信号产生畸变，造成接收信号与发送信号间出现差异，影响了通信质量。有效性和可靠性的要求是相互矛盾而又相互联系的。提高有效性会降低可靠性，反之亦然。因此在设计通信系统时，对二者因统筹考虑。2.模拟通信系统的性能指标在模拟通信系统中，有效性是用消息传输速度（即单位时间内传输的信息量）或者有效传输频带来衡量。同样的消息采用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度。频带宽度越窄，则有效性越好。如传输一路模拟电话，单边带信号只需要4kHz宽带，而常规调幅（双边带信号）需要8kHz的带宽，因此在一定频带内用单边带信号传输的路数比常规调幅信号多一倍，显然，单边带系统的有效性比常规调幅系统要好。模拟通信系统的可靠性用接收端最终输出的信噪比（即输出信号平均功率与噪声平均功率的比值）来衡量，如通常电话要求信噪比为20-40dB，电视则要求40dB以上。输出信噪比越高，通信质量越好，它除了与信号功率的大小有关外，还与信号的调制方式有关。如调频信号的噪声性能（输出信噪比/输入信噪比）比调幅信号好，但调频信号所需传输频带要宽于调制信号。第二章AM通信系统的理论分析标准调幅AM的原理、调制和解调特性一、调幅定义在正弦波调制中，若用基带信号去控制高频振荡信号的振幅则为调幅。调幅电路的种类很多，有分立，集成调幅电路；有低电平，高电平调幅电路；有普通调幅及其他调幅电路；3虽然电路形式各异，但原理是相同的，都是采用非线性器件产生新的频率成分，再加相应的滤波器得到相应的频率成分。另外，高电平调幅电路再调幅的同时具有功率增益能力。用信号m(t)去控制载波s(t)的振幅，使已调波的包络按照m(t)的规律线形变化图2-1载波图2-2图2-3已调波二、AM的信号表达式1、标准调幅（AM）是指用信号m（t）去控制载波s(t)的振幅，使已调波的包络按照m(t)的规律线性变化。)θωcos()(000tAtsS(t)t0m(t)0sAM(t)t04设m(t)为调制信号，载波为：那么AM信号可以表示为：其中，A0－未调载波的振幅；w0－载波角频率；载波起始相位。2、AM产生的数字模型实现标准调幅主要是利用加法运算和乘法运算。故标准调幅AM产生的数字模型如下图所示：图2-4三、AM的调制1.定义：调制过程是一个频谱搬移过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。使信号m(t)控制载波的某一个（或N个）参数，是这个参数按照信号m(t)的规律变化的过程。2.AM信号表达式设m(t)为调制信号，载波为已调波为3.波形载波)θωcos()(000tAtsm(t)cos(ω0t))(tSAM0A＋)θωcos()(000tAts)θωcos()]([)(000ttmAtsAM)θωcos()]([)(000ttmAtsAM5图2-5调制信号图2-6已调波图2-74.AM产生的数学模型：图2-8S(t)t0sAM(t)t0m(t)cos(ω0t))(tSAM0A＋65.实验(时域)图2-9四、AM的解调解调：将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始信号。解调方式：相干解调非相干解调（1）相干调解：为了不失真地恢复各种调制信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相，这种方法称为相干解调。（2）数学模型：相干解调适用各种调幅系统，它的一般数学模型如图所示。图2-10（3）非相干解调：非相干解调就是在接收端解调信号时不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信息来恢复原始信号。因此，非相干解调一般只适用标准调幅（AM）系统。AM信号非相干解调方法通常采用包络检波法。AM信号非相干解调方法通常采用包络检波法。在接收端解调信号时不需要本地载波，利用已调信号中的包络信息来恢复原始信号。图2-11信号发生器m(t)cos(0t+φ)SAM(t)fd(t)LPFp(t)AM发生器s(t)示波器sAM(t)7第三章利用SystemView系统进行仿真利用仿真软件对上述系统进行仿真，构建各系统并观察频谱和波形一、SystemView仿真系统运行步骤1.进入SystemView仿真系统;2.设定时钟;3.搭建AM调制系统模型;4.正确输入系统参数即调制信号和加法器/乘法器数值;5.运行系统,观察调制信号和已调波的波形;6.进行频谱运算,观察频谱.二、仿真过程：根据AM系统调制与解调的原理图我们选出SystemView对应的图符连接制作出AM系统的SystemView仿真模型，如图3-1，图中左半部分为AM系统的调制的部分，右半部分为AM系统的的解调部分。过程为调制信号去调制载波的振幅变成已调波，经过传输到达接受站再由解调器解调后在低通滤波器中滤波后还原成为基带信号。图3-1其中对模块的参数设置是否正确是能不能得到正确的解调的关键，所以我们在每个模块进行了相应的设置其中调制信号、载波、直流、数设置如下8其中模块4和模块9是同步相干解调必须参数设置是一致的在SystemView仿真系统界面点击时钟标志9在AM系统的解调部分中的低通滤波器的设置十分重要，设置如下图3-2所示图3-2在模块的正确选择和相应的模块参数设置正确后就能进行AM系统的仿真，再观察示波器的显示我们可以直观的看到基带信号经过调制信号的调制后随着调制的变化而变化。如图3-3所示10图3-3通过观察AM系统的频