ssb调制解调与仿真

《ssb调制解调与仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ssb调制解调与仿真（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、目 录摘要1第 1 章 设计意义及要求.21.1 设计意义 21.2 设计要求 2第二章 、SSB 调制与解调的基本原理 .32.1：软件简介 .32.2、幅度调制的原理 .32.3 边带调制.42.4 单边带调制.52.5 相干解调.72.6 调制的意义.8第三章、单边带调制与解调电路设计93.1、SSB 电路的设计过程93.3、切比雪夫型带通滤波器 113.4、二阶有源滤波电路 12SSB 总电路153.5.1 信号源15第四章 总结16参 考 文 献171摘要本文介绍了 SSB 信号的调制与解调的仿真分析。单边带 SSB 节约频带，节省功率，具有较高的保密性，因此，国内外使用的短波电台均

2、为单边带电台。本课程设计就是产生单边带并进行解调。使用乘法器生产 DSB 信号，然后经过带通滤波器进行滤波生成 SSB 信号，再通过同步检波进行解调。通过输入检测信号进行检测，设计的电路可以完成单边带的调制和解调。关键字：单边带 、滤波器 、 调制、 解调、仿真2第 1 章 设计意义及要求1.1 设计意义随着通信业务的不断发展，频道拥挤的问题日益突出，占用较窄频带或能在同一频段内容纳更多用户的通信技术日渐受到了人们的重视。本次课设的目的是通过学习和掌握电路设计于仿真软件的基础上，按照要求设计一个普通调幅的调制解调电路并进行仿真，综合应用所学知识，为今后的学习和工作积累经验。此外，该题目涵盖了通

3、信原理 、 电路分析 、 模拟电子 、 通信电子线路等主要课程的知识点，学生通过该题目的设计过程，可以初步掌握各种元器件工作原理和电路设计、开发原理， 得到系统的训练，提高解决实际问题的能力。实现SSB的调制解调系统的设计与仿真。单边带幅度调制（Single Side Band Amplitude Modulation）只传输频带幅度调制信号的一个边带，使用的带宽只有双边带调制信号的一半，具有更高的频率利用率，成为一种广泛使用的调制方式。本文在介绍单边带调制与解调的方法后，利用Multisim对单边带调制与解调系统进行了仿真。1.2 设计要求学习掌握 SSB 调幅的调制和解调电路原理，包括：S

4、SB 调幅调制电路的分析； 调制电路的分析；学习和初步掌握电路设计仿真软件包括：原理图设计的基本操作；电路仿真的基本操作；设计一个 SSB 调幅电路并仿真，绘制其电路图；包括:SSB 调幅调制及解调电路的设计；电路仿真及结果分析；3第二章 、SSB 调制与解调的基本原理2.1：软件简介MUltisim 软件前身是加拿大 IIT 公司在 20 世纪八十年代后期推出的电路仿真软件 EWB（Electronics Workbench）,后来，EWB 将原先版本中的仿真设计更名为 multisim，2005 年之后，加拿大 IIT 公司隶属于美国国家仪器公司（National Instrument，简

5、称 NI 公司） ，美国 NI 公司于 2006 年初首次推出Multisim9.0 版本。目前最新版本是美国 NI 公司推出的 multisim10。包含了电路原理图的图形输入、电路的硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真能力。它具有更形象直观的人机交互界面，并且提供了更加丰富的元件库、仪表库和各种分析方法。完全满足电路的各种仿真需要。Multisim 软件是迄今为止使用最方便、最直观的仿真软件，其基本元件的数学模型是基于 Spice 版本，但增加了大量的 VHDL 元件模型，可以仿真更复杂的数学元器件，另外解决了 Spice 模型对高频仿真不精确的问题。Multisim 在保留了 EWB 形

6、象直观等优点的基础上，大大增强了软件的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的元件的数目，特别是增加了大量与实际元件对应得元件模型，使得仿真设计的结果更加精确、更可靠、更具有实用性。2：Multisim 的特点1：可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；2：所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的电路上；3：所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析；2.2、幅度调制的原理幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，是指随调制信号做线性变化的过程。设正弦载波为（2-1）)sin()(0twAtCC式中：A 为载波幅度；为载波角频率；为载波初始相位。0根据调制定义，幅度调制信号

7、一般可表示成（2-2）twtAmtSCMcos)()(式中：m(t)为基带调制信号。4设调制信号 m(t)的频率，则由式（2.1）不难得到已调信号的频谱为()()：（）（2-3）)()(2)(ccmwwwwMAwS由以上表示式可见，在波形上，幅度已调信号，它的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单的搬移。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程 。图1 AM信号的数学模型 2.3 边带调制在 AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全有边带传送。如果在 AM 调制模型中将直流

8、分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双0边带信号（DSB-SC） ，简称双边带信号（DSB） ，其时域表示式为(2-4)twtmtScDSBcos)()(式中，假设 m(t)的平均值为 0。DSB 的频谱与 AM 的频谱相近，只是没有了在处的 函数，即 (2-5)()(21)(ccDSBwwwwMwS与 AM 信号比较，因为不存在载波分量，DSB 信号的调制效率是 100，即全部功率都用于信息传输。但由于 DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络来恢复调制信号。DSB 信号解调时需采用想干解调，也称同步检波。5图 2 DSB 调制器模型DSB 调制过

9、程的波形及频谱2.4 单边带调制单边带调制（SSB）信号时将双边带信号中断一个边带滤掉二形成的。根据滤除方法的不同，产生 SSB 信号的方法有：滤波法和相依法。2.4.1 滤波法即 SSB 信号的频域表示6单边带信号的频谱 产生 SSB 信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，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，他是最简单也是最常用的方法。（ ）为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：(2-6)cccwwwwwwwUSBwHwH, 1, 0,)()(则可以滤除下边带,保留上边带(USB):否则可以滤除上边带,保留下边带(LSB

10、).因此,SSB 信号的频谱可以表示为(2-7)(*)()(wHwSwSDSBSSB滤波法的技术难点是边带滤波器的制作。因为实际滤波器都不具有(2-6)或（2-7）所描述的理想特性，即在载频 处不具有陡峭的截止特性，而是有一定的过渡带。7形成 SSB 信号的滤波特性2.5 相干解调相干解调器的数学模型相干解调也是同步检波。解调与调制的是指一样，军事频谱搬移。调制是把基带信号的频谱搬移到了载频的位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则调制的反过程，即把在载频的位置的已调信号的频谱搬移回到原来原始基带位置，因此同样可以用相乘器的一般模型。相干解调时，为了无失真地恢复原基带信号，接收

11、端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为想干载波） ，它与接收的已调喜欢相乘后，经低通滤波器取出低频风量，即可得到原始的基带调制信号。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调。送入解调器的已调信号的一般表达式为（2-8）twtStwtStScQcmsin)(cos)()(1与同频同相的相干载波 c相乘后，得到()8（2-9）twtStScmPcos)()(（2-10）twtStwtStScQc2sin)(21)(2cos)(21)(2111经低通滤波器（LPF）后，得到（2-11）)(21)(1tStSd由此可见，相干解调适用与所有线性调制信号的解调，即对于AM、DSB

12、、SSB、和都是适用的。只是信号的解调结果中含有直流成分，这时在解调后加上一个简单隔直流电容即可。从以上分析可知，实现相干解调的关键是接受端要提供一个与载波信号严格同步的想干载波。否则，相干解调后将会是原始信号减弱，甚至带来严重失真，这在传输数字信号是尤为严重。2.6 调制的意义在现实的环境中，我们所得到的一般信号振幅，频率都比较低，不能满足远距离，高清度的传输要求，必须将信号采用高频载波调制传输。我们在实际的生活中要将声音，图像，语言，文字等这些采集的低频信号进行远距离的传输是不理性的信号。由于要传输的基于低频范围，如果信号直接发射出去，需要的发射和接受天线尺寸太大，辐射效率太低，不易实现。

13、我们知道，天线如果要想有效的辐射，需要天线的尺寸 l 与信号的波长 v 可以比拟。即使天线的尺寸为波长的十分之一，即 l=v/10，对于频率为 10kHz 的信号，需要的天线长度为 3Km，这样长的天线几乎是无法实现的。若将信号调制到 10MHz 的载波频率上，需要的天线长度仅为 3m，这样的天线尺寸小，实现起来也比较容易。如果要传输多个信号而不进行调制，那么它们在空中就会混在一起，相互干扰，接受断就无法将这些信息选择区分开来。若将不同的信息调制道不同但能区分开的高频载波上，就可以实现多路复用，提高频带的利用率。实际上，采用特殊的措施，如正交频分复用（OFDM）等技术，换可以进一步提高频带利用

14、率。此外，更高的频段，可用的频带更宽，可以传输更多的信息或容纳更多的用户，频带 利用率也更高cwBW 9第三章、单边带调制与解调电路设计3.1、SSB 电路的设计过程产生 SSB 信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。（3-1）)()()(1tStmtSSSB3.2、带通滤波器图 3 滤波法产生 SSB 的多级频率搬移过程 由的分析原理我们知道，当载波信号（3-2）ttm310102cos)(与调制信号（3-3）ttS3 1101002cos)(相乘以后产生了相同的上下两个边带（3-4）310)10100(2w如图 4，10图

15、 4 为了节约带宽我们取下边带（3-5）310102w如图 5图 5 我们采用切比雪夫型带通滤波器如图611R1750C1 541.4nFL14.284uHL21.395uHC21.663nFC3 382.8nFC46.855nFL36.059uHL4338.4uHR2 50图 6 切比雪夫带通滤波器3.33.3、切比雪夫型带通滤波器、切比雪夫型带通滤波器如图 7图 7 通过带通滤波器与双边带的信号 通过带通滤波器与双边带的信号。12低通滤波器是通过从零到某一截止角频率的低频信号，而对大于的所有频率则完全衰减，因此其带宽（3-6）cwBW 3.4、二阶有源滤波电路集成运放在有源 RC 滤波电路

16、中作为高增益有源器件使用时，可组成无限增益多反馈环形有源滤波电路，而当作为有限增益有源器件使用时，则可组成所谓言控电压源滤波电路 VCVS。二阶压控电压源的通滤波电路如图 8 所示。U2OPAMP_3T_VIRTUALR616kR716kC5 10nFC6 10nFR8 10kR95.7k图 8 二阶有源滤波器由图可见，他是有两节 RC 滤波电路和同相比列放大电路组成，其中同相比列放大电路实际上就是所谓的压控电压源。其特点是，输入阻抗高，输出阻抗低。前一指出，同相李烈放大电路的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益，即（3-7）101RRAAf VF（1） 传递函数 考虑到集成运放的同相输入端电压为13（3-8） VFPAsVSV)()(0与的关系为而()()（3-9