模拟线性调制解调仿真系统设计

1通信与信息工程学院课程设计论文设计题目：模拟线性调制解调仿真系统设计指导教师：张鸣班级：通信工程0701小组组长：李雅华小组成员：张坤李冬侯超晁向阳2摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本文主要是以simulink为基础平台，对AM、DSB、SSB信号的仿真。文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对AM、DSB、SSB信号基本原理的简单说明以及对各信号利用simulink软件进行系统设计和模块设计；第三章是进行一个总结，包括结论以及这次课程设计的任务分配和组员的完成情况。本文的主要目的是对simulink的熟悉和对模拟通信理论的更加深化和理解。关键词：AM，DSB，SSB，simulink,调制，解调3目录第一章绪论............................................................41.1前言.................................................................41.2工程概括.............................................................5第二章正文............................................................52.1设计说明............................................................52.2AM的基本原理和调制解调实现..........................................52.2.1基本原理..........................................................62.2.2simulink实现......................................................62.2.3利用communication模块进行仿真....................................92.3DSB的基本原理和调制解调实现.......................................132.3.1基本原理.......................................................132.3.2simulink实现...................................................132.3.3利用communication模块进行仿真.................................162.4SSB的基本原理和调制解调实现......................................192.4.1基本原理.......................................................192.4.2simulink实现...................................................192.4.3利用communication模块进行仿真.................................23第三章总结..........................................................263.1结论..............................................................263.2任务分配以及组长对成员的评价......................................26参考文献...............................................................274第一章绪论1.1前言在当今飞速发展的信息时代，随着数字通信技术计算机技术的亏阿苏发展以及通信网络与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展飞新的强大动力。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能差生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造巨大的经济效益。而信息的传播和交流，是依靠各种通信方式和技术来实现的。学习和掌握现代通信理论和技术是信息社会每一位成员，尤其是未来通信工作着的迫切要求。近两年来，伴随着美国MathWorks公司的MATLAB6.0和MATLAB6.5的发布，MATLAB由最初的“矩阵实验室”，已经发展成适合多科多工作平台的大型科技应用软件。它包含众多的功能各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等。作为一个功能强大的数学工具软件，在很多领域中得到了广泛的应用。近年来已逐渐列入许多大学理工科学生的教学内容，成为广大师生、研究人员的重要数学分析工具和有利助手；也为广大科研工作者进行系统仿真与分析提供了极大的方便。在过去几年中，Simulink已经成为院校和工程领域中广大师生和研究人员用来建模和方针动态系统的软件包。Simulink鼓励人们去尝试，可以用它轻松的搭建一个系统模型，并设置模型参数和方针参数，并且立即观察到改变后的方针结果。通信仿真是衡量通信系统性能的工具。通信仿真可以分成离散事件仿真和连续仿真。在寓教事件仿真中，仿真系统只对离散事件做出响应，而在连续仿真中，仿真系统对输入信号“生连续的输出信号。离散事件仿真是对实际通信系统的一种简化，它的仿真建模比较简单，整个仿真过程需要花费的时间也比连续仿真少。虽然离散事件仿真舍弃了一些仿真细节，在旨些场合显得不够具体，但仍然是通信仿真的主要形式。5通过调制可以使信号适用于无线信道传输，AM、DSB、SSB是短波通信的三种主要方式。其中SSB调制已经成为短波通信的一种重要的调制方式。AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，目前主要用于中波和短波的调幅广播中。DSB调制设备较复杂，应用较少，一般只用于点对点的专用通信。SSB制式普遍用于频带比较拥挤的场合，如短波的无线电广播和频分多路复用系统中。1.2工程概括根据调制前的信号是模拟信号还是数字信号可以把信号调制方式分成两类：模拟调制方式和数字调制方式。模拟调制方式还可以分成模拟幅度调制、模拟频率调制和模拟相位调制，这3种调制方式分别根据输入的模拟信号的强度改变载频信号的幅度、频率和相位来区分。在这次课程设计的主要概况是了解幅度调制与解调的基本原理。利用MATLAB7.0中的模拟仿真软件Simulink仿真设计AM、DSB、SSB调制与解调系统。完成调制信号分析，并绘制相关的波形图及频谱图。分析信号波形及其频谱特点。采用包络检波和相干解调的发放分别对DSB、SSB、AM信号进行解调。第二章正文2.1设计说明1、根据AM、DSB和SSB信号的产生方法，利用Matlab/Simulink软件进行调制系统设计。2、设计解调系统时，针对不同信号采用相干解调法或者非相干解调法。3、利用Simulink专业库CommunicationsBlockset中的Modulation模块库所提供的实现模拟信号解调的模块，完成系统设计。4、信道中的噪声为加性高斯白噪声。2.2AM的基本原理以及调制解调实现62.2.1基本原理AM调制的基本原理是将基带信号加一个直流分量0A后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域和频域表示式分别为mtwAtwtmAtSccAMcoscos00t+twtmccosccccAMwwMwwM210因此，已调信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。其带宽是基带信号的两倍，为HAMfB2。AM信号频谱中，载波分量占据大部分的功率，而含有用信息的两个边带占有的功率较小。因此，从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。2.2.2Simulink实现如图：（负责：李冬）参数设置如下：7SineWave2和SineWave1相同8调制信号的频谱图：9输出波形：第一个为解调后的波形，中间为调制后的波形，最后面的是原信号的波形2.2.3利用communication模块进行仿真（负责：张坤&李雅华）模块图形：10参数设置：1112信号源频谱图：调制信号的频谱图：13输出波形：第一个是信号源波形，中间的是调制后的波形，最后的是解调后的波形2.3DSB的基本原理以及调制解调实现2.3.1基本原理在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果抑制载波，只需将直流0A去掉，即可输出抑制载波双边带信号。其时域和频域表示式分别为：twtmtScDSBcos21wSDSBcc。因此DSB信号的频谱含有两个边带，即上、下边带。两个边带所含的信息相同。它的带宽是基带信号带宽的两倍为HDSBfB2。因为其频谱中不含有载有无用信息的载波分量，只含有载有无用信息的边带分量，因此其信号的功率利用率较AM信号要大的多。2.3.2Simulink实现如图：（负责：晁向阳）14参数设置：SineWave2的幅度改为2，其它的和SineWave1相同15已调制信号频谱图：16输出波形：第一个为调制信号波形，第二个是调制信号波形，第三个是已解调信号波形，第四个是载波波形。2.3.3利用communication模块进行仿真（负责：张坤&李雅华）模块图形：参数设置：1718已调信号频谱图：第一个是调制信号波形，第二个是已调制信号波形，第三个是已解调信号波形192.4SSB的基本原理以及调制解调实现2.4.1基本原理只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。采用单边带调制，除了节省载波功率，还可以节省一半传输频带，仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带)。设调制信号为单频信号f(t)=Amcosωmt，载波为c(t)=cosωct，则调制后的双边带时域波形为：SDSB(t)＝Amcosωmtcost＝[Amcos(ωc+ωm)t+Amcos(ωc-ωm)t]/2上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，称为同相分量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果，称为正交分量。由此可以引出一种形成单边带信号的方法——移相法。2.4.2Simulink实现如图：（负责：侯超）20参数设置：2122已调信号频谱：输出波形：第一个和第六是输入信号波形，第二个是下边带调制信号，第三个是已调制并经过滤波的信号波形，第四个是已解调的信号波形，第五个是下边带信号波形。232.4.3利用communication模块进行仿真（负责：张坤&李雅华）模块图形：参数设置：2425已调制信号频谱：输出波形：第一个是输入信号波形，中间的是已调制信号，第三个是已解调信号26第三章总结3.1结论通过模拟仿真这三种幅度调制信号，可以了解这三种调制各有自己的优缺点。AM优点是接收设备简单，缺点是率利用率低，抗干扰能力差。DSB优点是功率利用率低，接收设备较复杂。SSB优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和选择性衰落能力均优于AM，缺点是发送设备和接收设备丢复杂。SSB信号的实现比AM、DSB要复杂的多，但是SSB调制载传输时，不仅可以节省发射功率，而且它所占用的带宽为HSSBfB，只有AM、DSB