基于MATLAB模拟调制系统的仿真

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1、本文格式为Word版,下载可任意编辑基于MATLAB模拟调制系统的仿真 1 线性模拟调制 1.1模拟调制原理 模拟调制是指用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波,而载波是一个确知的周期性波形。模拟调制可分为线性调制和非线性调制,本文主要研究线性调制。 线性调制的原理模型如图1.1所示。设c(t)=Acos2?fot,调制信号为m(t),已调信号为s(t)。 s(t) m(t) H(t) A oswotc 图1.1 线性调制的远离模型 调制信号m(t)和载波在乘法器中相乘的结果为:s(t)?m(t)Acoswot,然后通过一个传输函数为H(f)的带通滤波器,得出已调信号为。 从图1.1中可得已调

2、信号的时域和频域表达式为: s(t) ?s(t)?m(t)coswot*h(t)?1 (1-1) ?s(f)?M(f?fo)?M(f?fo)H(f)2?式(1-1)中,M(f)为调制信号m(t)的频谱。 由于调制信号m(t)和乘法器输出信号之间是线性关系,所以成为线性调制。带通滤波器H(f)可以有不同的设计,从而得到不同的调制种类。 1.2双边带调制DSB的根本原理 在幅度调制的一般模型中,若假设滤波器为全通网络,调制信号m(t)中无直流分量,那么输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号,或称抑制载波双边带(DSB)调制信号,简称双边带(DSB)信号。 设正弦型载波c(t)=Acos( t

3、) ,式中:A为载波幅度, 为载波角频率。 根据调制定义,幅度调制信号(已调信号)一般可表示为: (t)=Am(t)cos( 1 t) (1-2) 其中,m(t)为基带调制信号。 设调制信号m(t)的频谱为M(),那么由公式2-2不难得到已调信号 (t)的频谱: s()?mAM(?c)?M(?c) (1-3) 2由以上表示式可见,在波形上,幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化;在频谱布局上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简朴搬移。 标准振幅就是常规双边带调制,简称调幅(AM)。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,即可形成调幅信号。其时域表达式为: 式

4、中: sAM(t)?(A0?m(t)cos(?ct) (1-4) 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。 若为确知信号,那么AM信号的频谱为: sm(?)?A1 (1-5) ? ( ? ? ) ? ? (? ? ) ? M(?)?M(?)0?c?c2?c?cAM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三片面组成。AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两片面。只有边带功率才与调制信号有关,也就是说,载波分量并不携带信息。因此,AM信号的功率利用率对比低。 AM调制器模型如下图所示。 图1.2 AM调制器模型 AM信号的时域和频域表达式分别为 sAM(t)?Ao?m(t)cosw

5、c(t) (1-6) ?Aocoswc(t)?m(t)coswc(t)1 (1-7) (t)?(w?)?(w?)?M(w?wc)?M(w?wc)sAMwcwcAo2式中,Ao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。 由频谱可以看出,AM信号的频谱由载波分量、上边带、下边带三片面组成。上边带的频谱布局与原调制信号的频谱布局一致,下边带是上边带的镜像。因此,AM信号是带有载波 fH的2倍,即 分量的双边带信号,他的带宽是基带信号带宽 BAM?2f2 H (1-8) AM调制典型波形和频谱如图1-1所示: 图1.3AM调制典型波形和频谱 假设

6、在AM调制模型中将直流A去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号(DSBSC),简称双边带信号。 其时域表达式为 s即 DSB(t)?m(t)cos(?ct) (1-9) 式中,假设的平均值为0。DSB的频谱与AM的谱相近,只是没有了在处的函数, 1(?)?M(?c)?M(?c)sm (1-10) 2 与AM信号对比,由于不存在载波分量,DSB信号的调制效率是100,即全部效率都用于信息传输。但由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简朴的包络检波来恢复调制信号。DSB信号借条是需采用相干解调,也称同步检波(比包络检波器繁杂得多)。 3 其典型波形和频谱如

7、图1-2所示: sDSB(t)O载波反相点t?cOm(t)Ot?HOcos?0tOt?cOM(?)?c?HSDSB(?)?2?H?c? 图1.4 DSB调制典型波形和频谱 1.3 DSB解调原理与抗噪性能 解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号(即调制信号)。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。 相干解调,也称同步检波,为了无失真地恢复原基带信号,接收端务必供给一个与接收的已调载波严格同步(同频同相)的本地载波(称为相干载波),它与采纳的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号。 包络检波器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号,通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简朴的包络检波来恢复调制信号。DSB信号解调时需采用相干解调。 DSB相干解调性能分析模型如图2.5所示: sm(t)n(t)带通滤波器sm(t)ni(t)cos?ct低通滤波器mo(t)no(t)图1.5 DSB相干解调性能分析模型 设解调器输入信号为: (t)= m(t)cos( 4 t) (1-11) 7

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