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1、1电子科技大学通信学院电子科技大学通信学院模拟线性调制系统实验模拟线性调制系统实验指导书指导书模拟线性调制系统实验模拟线性调制系统实验班班 级级 通通信信 十十班班 学学 生生 李李 铭铭 学学 号号 2 20 01 11 10 01 19 91 10 00 00 01 18 8教教 师师 2模拟线性调制系统实验指导书模拟线性调制系统实验指导书模拟线性调制系统实验模拟线性调制系统实验一、实验目的一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）几种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. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QA
2、M）的工作原理的理解。3. 了解产生调幅波（AM）和抑制载波双边带波（DSBSC）的调制方式，以及两种波之间的关系。4. 了解用滤波法产生单边带 SSBSC 的信号的方式和上下边带信号的不同。5. 研究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。6. 熟悉正交调幅 QAM 传输系统的原理及作用。二、实验原理二、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。常用的线性调制包括调幅（AM） ，双边带调制（DSB） ，单边带调制（SSB） ，残留边
3、带调制（VSB） ，正交调幅（QAM）等五种方式。这些方式是通过基带信号与单一角频率的余弦载波相乘后再经过适当滤波实现。在时域上，就是用基带信号cm（t）去控制载波 f（t）的幅度参数，使其 m（t）的规律而变化；它的频域解释是把基带信号的频谱范围搬迁到载波附近的频谱范围上的搬移过程。在接收端，如果采用相干解调，在本地载波保持同步关系时，都能正确的解调。但是当本地载波存在相位误差或频率误差时，不同的调制方式受到的影响是不同的，当只有相位误差时，SSB 制式的输出不受影响，AM 和 DSB 制式的输出幅度有所下降，而 QAM 制式则产生路间窜扰。在本地载波有频率误差时，SSB 制式的输出使频谱有
4、所偏移，对于话音信号传输而言，频差在 20Hz以内时，人耳可以容忍；而对于其他制式，输出会产生严重失真。本实验利用平衡调制方式进行模拟连续波的调制与解调。可分别组成AM、DSB、SSB、VSB、QAM 五种调制方式的产生原理。31. 调幅（AM）信号调幅的原理是基带信号去控制高频载波的幅度，使已调信号的包( )m t( )Sam t络随基本信号成正比例的变化。设正弦载波：( )coscf tt调制信号：0( )( )m tmm t则已调制信号：00( )( )coscos( )cosAMcccStmm ttmtm tt其中：m0代表外加直流分量， 代表基带信号。( )m t便是有载波分量的双边
5、带调制信号。( )AMSt代表载波项。0coscmt代表 DSB 项。( )coscm tt调幅信号的包络应与基带信号成比例变化。显然 AM 调制不产生过调制的条件是，若这个条件不满足，那么 AM 信号的包络就与基带信号0max|( )|mm t不同而产生过调失真。( )m t2. 双边带（DSBSC）信号常规调幅波含载波分量，而载波分量不携带任何有用信息，因而 AM 波调制的效率较低。如果我们抑制掉基带信号的直流分量，得到的响应 SDSB（t）便是无载波分量的双边带调制信号（DSBSC） ，在常规线性调幅（AM）中，令，也00m 就是将载波分量抑制掉，就可得到 DSBSC 信号，。DSBS(
6、 )( )cosctm tt3. 单边带（SSBSC）信号双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。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（SSBSC） 。产生 SSB 信号有移相法和滤波法。本实验采用滤波法，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：( )( )cos( )sinSSBccStm ttm tt式中：是 m（t）的所有频率成分移相的信号，称为的希尔( )m t/2( )m t伯特信号。式中符号取“”产生上边带，取“+
7、”产生下边带。4. 残留边带（VDSB）信号SSB 信号与 AM 和 DSB 信号比较，具有带宽窄的优点，但工程上实现却比较困难，为了克服这种困难，提出了残留边带调制方式。5. 正交幅度调制（QAM）信号4用同一载频但相位正交的两个载波分别对两路独立的信号进行 DSBSC调制，两个已调信号可以同时在同一信道的同一频带内传输。到了接收端，分别用相位正交的载波进行同步解调。这种方法称为正交幅度调制，平均每路占用的带宽与 SSB 方式相当。设同相滤波为：( )cf t( )cosccf tt正交载波为为：0( )f t( )sinQcftt两路独立的信号分别为，分别进行 DSB 调制，得到12( )
8、( )m tm t和1122( )( )cos( )( )cosccS tm ttS tm tt 相加后得到总信号为：( )QAMSt1212( )( )( )( )cos( )sinQAMccStS tS tm ttm tt三、实验系统的组成三、实验系统的组成本实验系统是采用 Analog Signal System 应用最广泛的 PC 机和 Windows 操作系统作为软硬件平台，使用 MATLAB 软件的 SIMULINK 的集成开发工具实现对 AM、DSB、SSB、VSB 及 QAM 系统的调制与解调的仿真。每个子系统都是由各个模块组成，实验时，可以在系统上进行参数的设置与更改。可对上
9、述调制与解调各种参数进行更为深入的研究。四、实验系统功能四、实验系统功能1 常规调幅（AM）Amplitude modulation and demodulation（AM） sim2 抑制载波双边带（DSBSC）调制与解调DSBSC modulation and demodulation sim3 抑制载波单边带（SSBSC）调制与解调SSB modulation and demodulation sim4 残留边带（VSB）调制与解调5 正交幅度调制（QAM）与解调Quadure amplitude modulation and demodulation IQ五、实验步骤及内容五、实验步骤
10、及内容在 PC 机上以 windows 操作系统作为软件平台，启动 windows 后，双击MATLAB 图标，进入界面菜单，它是系统所实现的实验功能选择框图。5图 11 系统菜单它的功能：选择实验类型，并给出该类型实验的信息内容，同时列出该类型中的实验项目。在选择了具体实验项目之后，可利用按钮 Run 来运行实验。选择 Analog Signal System（模拟信号系统） ，就进入了实验系统。在选择要具体实验的项目之后按 Run 按钮，进入 AM 仿真实验窗口。（一）（一） 、常规幅度调制（、常规幅度调制（AM）图略。）图略。AM 仿真参数值框图。仿真参数值框图。表 11 AM 仿真参数
11、名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号1400正弦6f（t）载波信号 carrier132000正弦/2直流分量 A2本地载波 local carrier132000正弦/2低通滤波器 butter06000按 Simulation 按钮，再按 start 钮，系统便开始进行仿真运行。1. 从 Scopel 可观察到已调制（AM）波与调制 f（t）波的对比图形。观察并记录之。单击，便可激活对全波、x 轴、y 轴的放大，鼠标左键放大，右键还原。由 Scope2 可观察到解调波形与调波形的对比波形，观察并记录之。2. 由 FFTScope1、FFTScope2 可分别观察到调制信号、已调信号的
12、频谱，观测并记录。3. 调整直流分量（双击直流分量图标，将原值 A=2，改为 A=0.5，按Apply 按钮） ，其他参数不变。 （观测后请返回原值）表 12 按钮功能 按钮功 能 Apply将当时的参数值体现即将开始的仿真过程中 Revert参数值返回到改变前时刻的值再观测 Scope1，将波形记录下来。调节本地载波的频率或相位（双击本地载波图标，将原值频率或相位进行改动）使其相位为，或频率为 32020。步骤同上。再从 Scope2 上观测解调/6结果，并记录。（二）（二） 、抑制载波双边带调制（、抑制载波双边带调制（DSBSC）关闭上述仿真实验窗口，选择 DSBSC modulation
13、 and demodulationsim按 Run 按钮，进入 DSB 仿真实验窗口。图略。表 13 DSB 仿真框图参数值 名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位 调制信号 Source4400正弦7载波信号 carrier116000正弦/2本地载波 carrier2116000正弦/2低通滤波器 butter06000仿真步骤同上1. 从 Scope1 可获得抑制载波双边带调幅波形与载波波形的对比，在时间范围 0.00150.00135s 内放大 Scope1，在 0.00125s 处可观看到翻现象。2. 从 FFT Scope1、FFT Scope2 可分别观测到调制信号，已调制信号的频谱
14、。3. 从 Scpoe2 可观测到解调波形与调制波形的对比情况；（DSB 未经过高斯信道）FFT Scope3 可观测到解调信号的频谱。观测上述波形与频谱并记录。4. 从 Scope2 观测 DSB 经过高斯信道后调制与解调波形的对比。5. 调整本地载波信号的相位，使其为，其他不变， （步骤同上） 。从/6Scope2 观测解调波形的幅度变化。6. 调整本地载波的频率，20Hz，其它不变，从 Scope2 观测解调波形。（三）（三） 、单边带调制（、单边带调制（SSB）关闭上述仿真实验窗口返回到界面菜单。选择 SSB modulation and demodulation sim按 Run 按
15、钮，进入 SSB 仿真窗口。图略。表 14 DSB 仿真框图参数值名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号 Source14000正弦载波信号 carrier1232000正弦/2本地载波 carrier2232000正弦/2上边带滤波器BPFU33000 40000上边带滤波器BPFL24000 31000低通滤波器 butter0150008实验步骤同上1. 从 Scope1 可获得上下边带波形与载波波形的对比。2. 从 FFT Scope1、FFT Scope2 可分别观测到调制信号、单边带信号的频谱。3. 从 Scpoe2 可观测到解调波形与调制波形的对比图形。从 Scope3 可观
16、察到下边带解调波形与调制波形的对比图形。4. 调整本地载波频率 1000Hz，其它不变，从 Scope2 观测解调信号的频偏。5. 调整本地载波的相位，使其偏移，其他不变，从 Scope2、Scope3 观/6测解调信号的附加相移。（四）（四） 、残留边带调制（、残留边带调制（VSB）关闭 SSB 仿真实验窗口，从界面菜单中选择 VSB modulation and demodulation sim按 Run 按钮进入 VSB 仿真窗口。图略表 15VSB 仿真框图参数值名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号 Source14000正弦载波信号 carrier232000正弦/2本地载波 Local carrier232000正弦/2低通滤波器 L
