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1、通信系统课程设计报告通信系统课程设计报告课题名称 线性幅度调制系统的仿真设计 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 设计地点 13 年 12 月 1 日通信系统课程设计报告目 录序言 1第 1 章 MATLAB软件介绍 2第 2章 AM 调制解调 32.1 AM调制指标要求 32.2 整体设计 32.2.1 AM 调制设计 32.2.2 AM 解调设计 4 2.3 AM调制流程图 52.4 AM调制仿真结果及分析 6第 3章 DSB 调制解调 93.1 DSB调制指标要求 93.2 整体设计 93.2.1 DSB 调制设计 93.2.2 DSB 解调设计 103.3 DSB调制流程图 113.4
2、 DSB调制仿真结果及分析12第 4章 SSB调制解调 144.1 SSB 调制指标要求 144.2 整体设计 144.2.1 SSB 调制设计 144.2.2 SSB 解调设计 154.3 SSB调制流程图 164.4 SSB调制仿真结果及分析 17参考文献 19体会与建议 20附录 21通信系统课程设计报告第 1 页 共 24 页序 言这次课程设计的重点就是模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及仿真，并在 MATLAB 软件平台上的仿真实现几种常见的模拟调制方式。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的过程 ，常分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DS
3、B）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。在通信系统中，信道的频段往往是有限的，而原始的通道信号的频段与信道要求的频段是不匹配的，这就要求将原始信号进行调制再进行发送。相应的在接收端对调制的信号进行调解，恢复原始的信号，而且调制解调还可以在一定的程度上抑制噪声对通信型号的干扰。调制解调技术按照通信信号是模拟的还是数字的可分为模拟调制调制和数字调制解调。但不论是模拟调制解调还是数字调制解调，都是通过将通信信号的信息加载到载波的幅度、频率或者相位上，因此调制解调可有分为幅度调制、频率调制和相位调制。通信系统有不同的分类的方法，根据是否采用调制，将通信系统分为基带传输和频带传输。基带传输
4、是将未经频带调制的信号直接传送，调制的方式有很多。调制方式按照传输特性，调制方式可分为线性调制和非线性调制。广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调 制信号成线性变化的调制过程。狭义的线性调制,是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带的调制过程。此时只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)、残留边带调制（VSB） 。调制和解调在通信系统中是一个极为重要的组成部分，采用什么样的调制与解调方式将直接影响
5、通信系统的性能。而模拟调制技术的原理还可以推广到数字调制中，因此我们有必要对模拟调制技术进行研究。通信系统课程设计报告第 2 页 共 24 页第 1 章 MATLAB 软件介绍MATLAB 是 matrix & laboratory 两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室） 。是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统
6、非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB 和 Mathematca、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MATLAB 也吸
7、收了像 Maple 等软件的优点，使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C，FORTRAN，C+，JAVA 的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的 MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。通信系统课程设计报告第 3 页 共 24 页第 2 章 AM 调制信号21AM 调制指标要求（1）信源为 fm=7Hz,Am=7V 的余弦信号，载波 fc=70Hz（2）根据线性幅度调制原理，确定调制系统设计方案（3）画出 AM 调制信号时域波形和频谱图（4）对数据结果进行分析
8、2.2 整 体 设 计 2.2.1 AM 调 制 设 计标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅（AF） 。假设调制信号 m(t)的平均值为 0，将其叠加一个直流偏量后与载波相乘(图 2-1),即可形成调幅信号。载波m(t) S(t)图 2-1 AM 调制模型AM 信号的时域和频域表达式分别为SAM=(t)A0+m(t)coswc(t)=A0coswc(t)+m(t)coswc(t) (1)SAM()= A0(+C)+ (-)+1/2M（+）+M(-C) （2）式中，A0 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为 0，即 m(t) =0 。AM 信号的频谱 S
9、AM(t)是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带） 。上边带的频谱与原调制加法器 乘法器通信系统课程设计报告第 4 页 共 24 页信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故 AM 信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即BAM=2Bm=2fH (3)式中，Bm=fH 为调制信号 m(t)的带宽，fH 为调制信号的最高频率。2.2.2 AM解 调 设 计（1）AM 信号的解调原理及方式 解调是将位于载波的信号频谱再搬回来，并且不失真的恢复出原始基带信号。解调的方式
10、有两种：相干解调和非相干解调。相干解调适用于各种线性调制系统，非线性解调一般适用于幅度调制（AM）信号。（2）相干解调相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。解调是把在载频位置的以调信号的谱搬回到原始基带位置。由 AM 信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。载波S（t） m(t)图 2-2 相干解调原理图SAM(t)coswct=A0+m(t)cos2wct=1/2A0+m(t)+1/2A0+m(t)cos2wct(1)乘法器 低通滤波器通信系统课程设计报告第 5 页
11、 共 24 页2.3AM调制流程图 开始 画出 AM 信号波形画出 AM 相干解调波形画出 AM 频谱图结束图 2-3 AM 调制流程图为各个变量赋初值生成源信号 m(t)对 m(t)进行 AM 调制计算带宽通信系统课程设计报告第 6 页 共 24 页2.4 AM调制仿真及分析仿真程序close all;clear all;dt=0.0001; %时间采样间隔fm=7; %信源最高频率fc=70; %载波中心频率T=1 %信号时长N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=7*cos(2*pi*fm*t); %信源，调制信号m(t)表达式%AM modulationA=7; %不失真条件，A要大
12、于m(t)的最大值s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t); %AM时域表达式B=2*fm; %带通滤波器带宽figure(1) %表示显示在一张图片上subplot(311) %3表示上下显示三个， 1表示一行显示一个，1表示显示的位置plot(t,s_am);hold on; %画出AM信号波形 ，hold on 继续 plot(t,A+mt,r-); %标出AM的包络title(AM调制信号)xlabel(t); %横坐标显示tgrid on%AM demodulationrt=s_am.*cos(2*pi*fc*t); %相干解调 表达式通信系统课程设计报告第 7 页 共 24 页rt=rt-mean(rt);f,rf=FFT_SHIFT(t,rt);t,rt=RECT_LPF(f,rf,2*fm); %低通滤波subplot(312)plot(t,rt);hold on;title(AM相干解调后的信号波形)xlabel(t)grid on
