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1、通信原理课程设计设计题目AM及SSB调制与解调及抗噪声性能分析 班 级：学生姓名：学生学号：指导老师：目录一、引言 31.1 概述31.2 课程设计的目的31.3 课程设计的要求3二、AM调制与解调及抗噪声性能分析42.1 AM调制与解调42.1.1 AM调制与解调原理42.1.2调试过程62.2 相干解调的抗噪声性能分析92.2.1抗噪声性能分析原理92.2.2调试过程10三、SSB调制与解调及抗噪声性能分析123.1 SSB调制与解调原理123.2 SSB调制解调系统抗噪声性能分析133.3 调试过程15四、心得体会19五、参考文献19一、引言1.1概述通信原理是通信工程专业的一门极为重要
2、的专业基础课，但内容抽象，基本概念较多，是 一门难度较大的课程，通过MATLAB仿真能让我们更清晰地理解它的原理，因此信号的调制与解调在 通信系统中具有重要的作用。本课程设计是AM及SSB调制解调系统的设计与仿真，用于实现AM及 SSB 信号的调制解调过程，并显示仿真结果，根据仿真显示结果分析所设计的系统性能。在课程设 计中，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，其他参数不变。 同时也是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。1.2课程设计的目的在此次课程设计中，我需要通过多方搜集资料与分析：(1) 掌握模拟系统AM和SSB调制与解调的原理；(2) 来理解并掌握A
3、M和SSB调制解调的具体过程和它在MATLAB中的实现方法；(3) 掌握应用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用MATLAB进行编程 仿真的能力。通过这个课程设计，我将更清晰地了解AM和SSB的调制解调原理，同时加深对MATLAB这 款通信原理辅助教学操作的熟练度。1.3课程设计的要求(1) 熟悉MATLAB的使用方法，掌握AM信号的调制解调原理，以此为基础用MATLAB编程 实现信号的调制解调；(2) 设计实现AM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图，对系统的主要参数进行设 计说明；(3) 采用MATLAB语言设计相关程序，实现系统的功能，要求采用一种方式进行仿真，即
4、直 接采用MATLAB语言编程的静态方式。要求采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录各个输出 点的波形和频谱图；(4) 对系统功能进行综合测试，整理数据，撰写课程设计论文。二、AM调制与解调及抗噪声性能分析2.1 AM调制与解调2.1.1 AM调制与解调原理幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制 方案，属于线性调制。AM信号的时域表示式：码叼（0 =血 +costt?（/ 十 m（t） cos频谱：3伽 ）=充&5（血十 ,） + /（也一 月 + +十 ） +-岐）调制器模型如图所示：m （t） g s （t）ms tAcosW t0c图1-1调制
5、器模型AM的时域波形和频谱如图所示：时域图1-2调制时、频域波形AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。它的带宽是基带信号带宽的2倍。在波形上，调幅信号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搬移。所谓相干解调是为了从接受的已调信号中，不失真地恢复原调制信号，要求本地载波和接收信 号的载波保证同频同相。相干载波的一般模型如下：(t)LPFCCOSW tc将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得S (t) cosw t = A + m(t)cos2 w tAMc0c=A + m(t) + A + m(t)cos2w t2020
6、c由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调 制信号M (T) = 1A + M (T)o 2 o相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满 足，则会破坏原始信号的恢复。2.1.2 调试过程t=-1:0.00001:1; %定义时长A1=6; %调制信号振幅A2=10; %外加直流分量f=3000; %载波频率w0=2*f*pi; %角频率Uc=cos(w0*t); %载波信号 subplot(5,2,1);plot(t,Uc); %画载波信号title(载波信号);axis(0,0.01,-1,1); %坐标区间
7、T1=fft(Uc);%傅里叶变换subplot(5,2,2);plot(abs(T1);%画出载波信号频谱title(载波信号频谱);axis(5800,6200,0,200000); %坐标区间mes=A1*cos(0.002*w0*t);%调制信号subplot(5,2,3);plot(t,mes);%画出调制信号title(调制信号);T2=fft(mes); %傅里叶变换subplot(5,2,4);plot(abs(T2); %画出调制信号频谱title(调制信号频谱);axis(198000,202000,0,1000000); %坐标区间Uam1=A2*(1+mes/A2).*
8、cos(w0).*t); %AM 已调信号 subplot(5,2,5);plot(t,Uam1);%画出已调信号title(已调信号);T3=fft(Uam1); %已调信号傅里叶变换subplot(5,2,6);plot(abs(T3); ;%画出已调信号频谱title(已调信号频谱);axis(5950,6050,0,900000); %坐标区间sn1=20; %信噪比db1=A1A2/(2*(10sn1/10); % 计算对应噪声方差 n1=sqrt(db1)*randn(size(t); %生成高斯白噪声Uam=n1+Uam1; %叠加噪声后的已调信号Dam=Uam.*cos(w0*
9、t); %AM已调信号进行解调 subplot(5,2,7);plot(t,Dam);%滤波前的AM解调信号title(滤波前的AM解调信号波形);T4=fft(Dam); %求人皿信号的频谱subplot(5,2,8);plot(abs(T4);%滤波前的AM解调信号频谱title(滤波前的AM解调信号频谱);axis(187960,188040,0,600000);Ft=2000; %采样频率fpts=100 120; %通带边界频率fp=100Hz 阻带截止频率fs=120Hz mag=1 0;dev=0.01 0.05; %通带波动1%，阻带波动5% n21,wn21,beta,fty
10、pe=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta);% 由 fir1 设计滤波器z21=fftfilt(b21,Dam);%FIR 低通滤波subplot(5,2,9);plot(t,z21,r);%滤波后的AM解调信号title(滤波后的AM解调信号波形);axis(0,1,-1,10);T5=fft(z21); %求人皿信号的频谱subplot(5,2,10);plot(abs(T5),r);%画出滤波后的AM解调信号频谱title(滤波后的AM解调信
11、号频谱); axis(198000,202000,0,500000);运行结果:w wi m 观 m 卿III l rT li IIIl ro 9o n jo i n 叶卅什 i- AAAAAAAAAAAsp呀2.2相干解调的抗噪声性能分析2.2.1抗噪声性能分析原理AM线性调制系统的相干解调模型如下图所示。32/图3.5.1线性调制系统的相干解调模型图中Sm(t)可以是AM调幅信号，带通滤波器的带宽等于已调信号带宽10。下面讨论AM调制系 统的抗噪声性能11。AM信号的时域表达式为S (t) = A + m(t)cosw tAM0通过分析可得AM信号的平均功率为(S i) AMN = n B
12、又已知输入功率i o ,其中B表示已调信号的带宽。由此可得AM信号在解调器的输入信噪比为 A 2 + m2 (t)A 2 + m2 (t)=0= 02n B4n f0 AM0 HAM信号经相干解调器的输出信号为因此解调后输出信号功率为1 (S )= m2(t) = m2(t)0 AM04在上图中输入噪声通过带通滤波器之后，变成窄带噪声ni(t)，经乘法器相乘后的输出噪声为c=匚 n (t) + n (t)cos2w t-n (t)sin2w tc2 cc scn (t) = n (t)cosw t = n (t)cosw t-n (t)sinw tcosw tpiccc scc12 c经LPF
13、后,1吧)二 2nc(t)1 1二 n2 (t)二n2 (t)二 N04 c 4 i因此解调器的输出噪声功率为N0可得AM信号经过解调器后的输出信噪比为m2(t)m2(t)n B 2n f0 0 H由上面分析的解调器的输入、输出信噪比可得AM信号的信噪比增益为GAM2m2(t)A 2 + m2(t)02.2.2 调试过程clf;t=0:0.01:2;fc=50;A=10;fa=5;mt=A*cos(2*pi*fa.*t);xzb=5;snr=104(xzb/10);db=AA2./(2*snr);nit=sqrt(db).*randn(size(mt);psmt=(A+mt).*cos(2*p
14、i*fc.*t);psnt=psmt+nit;xzb1=30;snr1=104(xzb1/10);db1=AA2./(2*snr1);nit1=sqrt(db1).*randn(size(mt) ); psnt1=psmt+nit1;subplot(2,2,1);plot(t,nit,g);title(小信噪比高斯白躁声);xlabel( t);ylabel( nit);subplot(2,2,2);plot(t,psnt,b);title(叠加小信噪比已调信号波形);%清除窗口中的图形%定义变量区间%给出相干载波的频率%定义输入信号幅度%定义调制信号频率%输入调制信号表达式%输入小信躁比(dB)%由信躁比求方差%产生小信噪比高斯白躁声%输出调制信号表达式 %输出叠加小信噪
