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1、实验一常规双边带幅度调制系统设计及性能分析一、实验目的1、熟悉常规双边带幅度调制系统各模块的设计；2、研究常规双边带幅度调制系统的信号波形、信号频谱、信号带宽、 输入信噪比、输出信噪比及两者之间的关系；3、掌握MATLAB与SIMULINK开发平台的使用方法；4、熟悉Matlab与Simulink的交互使用。二、实验仪器带有MATLAB与SIMULINK开发平台的微机。三、实验原理AM信号产生的原理图如图1所示。AM信号调制器由加法器、乘 法器与带通滤波器(BPF)组成。图中带通滤波器的作用就是让处在该频 带范围内的调幅信号顺利通过，同时抑制带外噪声与各次谐波分量进 入下级系统。图I AM f
2、d号的产生3、1 AM信号时域表达式及时域波形图AM信号时域表达式为珂州+用】唤呼式中A0为外加的直流分量；为输入调制信号，它的最高频率为m(t),fm无直流分量；sc为载波的频率。为了实现线性调幅, 必须要求否则将会出现过调幅现象，在接收端采用包络检波法解调时，会产生严重的失真。如调制信号 为单频信号时，常定义为-为调幅指数。AM信号的波形如图2所示，图中认为调制信号就是单频正弦信号可以清楚地瞧出AM信号的包络完全反应了调制信号的变化规律。m(0J&十血丫图2 AM ；i号波形3、2 AM信号频域表达式及频域波形图 对AM信号进行傅里叶变换，就可以得到AM信号的频域表达式弘冏=.，-一加=+
3、氓)+耐血-氓.)+只州|_$(血+珂卄恋-氓J式中,M()就是调制信号的频谱。AM信号的频谱图如图3所示。血)图m振咄调制烦通过AM信号的频谱图可以得出以下结论：(1) 调制前后信号的频谱形状没有变化，仅仅就是信号频谱的位置发生了变化。(2) AM信号的频谱由位于士cs处的冲激函数与分布在士cs处两边的边带频谱组成。调制前基带信号的频带宽度为mf，调制后AM信号的频带宽度变为g = 2亢一般我们把频率的绝对值大于载波频率的信号频谱称为上边带(USB)，如图3中阴影所示，把 频率的绝对值小于载波频率的信号频谱称为下边带(LSB)。3、3 AM信号的解调AM信号的解调一般有两种方法，一种就是相干
4、解调法，也叫同步解 调法;另一种就是非相干解调法，也叫包络检波法。由于包络检波法电 路很简单，而且又不需要本地提供同步载波，因此，对AM信号的解 调大都米用包络检波法。相干解调法用相干解调法接收AM信号的原理方框如图4所示。厂期卄1 PF|圏斗AM Id的相十制调法相干解调法一般由带通滤波器(BPF)、乘法器、低通滤波器(LPF)组成。相干解调法的工作原 理就是:AM信号经信道传输后，必定叠加有噪声，进入BPF后,BPF 方面使AM信号顺利 通过，另一方面，抑制带外噪声。AM信号()AMs t通过BPF后与本地载波cosc t相乘，进入 LPFoLPF的截止频率设定为cs (也可以为ms ),
5、它不允许频率大于截止频率c的成分通 过，因此LPF的输出仅为需要的信号。图中各点信号表达式分别如下：(0 = 4| 十呗)JjjwW 阿=L4 +-wsdV式中，常数 为直流成分,可以方便地用一个隔直电容除去。0 /2A相干解调中的本地载波cos cts就是通过对接收到的AM信号进行同步载波提取而获得的。本地载波必须与发送端的 载波保持严格的同频同相。相干解调法的优点就是接收性能好,但要求在接收端提供一个与 发送端同频同相的载波。(2)非相干解调法AM信号非相干解调法的原理框图如图5所示，它由BPF、线性包络检波器(linear envelope detector简称LED)与LPF组成。图中
6、BPF的作用与相干解调法中的BPF作用完全相同;LED 把AM信号的包络XLPF图4 AM信号的相干解调法直接提取出来即把一个高频信号直接 变成低频信号儿PF起平滑作用。5 AM fd号的非相下懈调包络检波法的优点就是实现简单、成本低、不需要同步载波但系统抗噪声性能较差(存在门 限效应)。四、实验要求1.在MATLAB与SIMULINK开发平台上设计常规双边带幅度调制、相干解调系统。系统参 数如下:信源取频率为3K、幅度为1的正弦信号，载波频率为信源频率的30倍,调制指数为2/3;2. 测试调制前后信号波形、信号谱频；3比较信道输入信噪比分别为1与20两种情况下，输出波形有何不 同。系统仿真步
7、长设为1e-6，仿真时间设为3秒；4. 测试上述系统的输出信噪比，并用数字显示器显示;（仿真时间设为0、2秒）5. 用MATLAB语言编程，绘出输出信噪比与输入信噪比之间的关系。五、实验过程与结果1、设计常规双边带幅度调制、相干解调系统参数设置：Signal Generator载波信号频率为信源的30倍信源信号Constant value 为 1、5 , 滤波器设置Function Block Parameters: Analog Filter DesignAnalog Filt&r Design (mask) (link)Design on& of several standard anal
8、og filters, iikpleuierLt&d. in state-3pac& form.ParanLeteraDesign methcid.: ButterwartliFilter type: LowpassFilt亡r order:OECstlcsLHelpApply采样时间设置Function Block Parameters: Zero-Order HoldlData. Iiipatl/ExportOptinLiEatLcaib pLastiosticsHardware InpleTienta. innJodel Esf ereaiciiiE 5lwj.1 atian Targe
9、tl Code GeneEBianHDL Code Generati口口Start tine- 0. U七七ihe:3Solver dptiotLi-T?pa: Fised-ste 口* Additional options审 Solver: auto (Autonati在 Simulation-Model configuration parameters 中按下图设置Category 邑LrtSeLeat-Siriulation tiiiEfi- hFied-stcp sis亡fundu亡毗豆1 samjiLe tine)-设置Vector scope，横纵坐标范围。其她模块按默认设置即可。
10、将AWGN Channel中信噪比选择SNR,设置为1,仿真结果如下：tes.ti_2/Vectcx Scope口刁test1_2/Vecrcx Scopel| Ain Wi- y EhTTi.lvHvlpRIh Vim- Ana Chanrwli 总匚 i 鱼） H-alp调制前调制后信号波形如下：将AWGN Channel中信噪比选择SNR,设置为20，仿真结果如下:te&tl _2/ector cope-teatl_2/Vector 3口pelle 色 e*i 虫也 hameh 童口陋 HdpBie Wemui 卽第 hawieh 童口1 輕 Hdp*astt-4DU -3DU卫 00F
11、rarrw，咼周聞 Q W0 Ud缰id4d adUFrequKncy I kHz115la-Mti -4DLI -3Dd 孟 DO Frame阳7Bi 的 ii TDD Hid JJd 4d aOO hqqsjsnqi LNHJ1610h- u-10调制后调制前信号波形如下:Bh L：oh： We Efmjiiilah 吕日PRwtf=3 EED2、测试上述系统的输出信噪比参数设置:滤波器:生 Func廿口盯 Block Parameter&; Analog Filter DesignlAdoLde Filtfli I0E*iEn (uhIc) l.liiJcIFunction Block
12、Parameters Analog Filter Csign2iiiaLog FiLtet: De：iii(litib)Desiti one of 291/eral stondaxd analog fillers-：. implsnisnt9d in state-space fomDesisn one cf several st-afidaid analoc filters, ipleiLiLted in ffltatc-apac t fotn*.QUL-inrclHeLpftTlyPsrarirt.rrsFilterjitthod Butt-ervort-htype. EsridstopFi
13、ltei讹日吐BLovei pas-sband e-dg e fre qHEncy (cad/a.): 叶-2frrPpper passband edEC fEEinniGy (zad/s): 2*pi*3200dB:Function Block Parameters: dB CoiwereiondB CanrE：rsi口h (nask) (1 Liik)Canxrert input ot watts or volts to decibels Vnltage inputs hce .匚工七 cnnve匚七巴o pever relatzvE a 七hr ape匚：_已d load0 Add eps to input to protect agaLnst lag(D) = -infuOKCHncelHelpApply其她设置同1、仿真o、3秒，结果如下:1S.65Display与设置的信噪比20有点误差。3、绘出输出信噪比与输入信噪比之间的关系将AWGN Channel中信噪比选择SNR,设置为x(i),To workspace模块变量名为simout，仿真文件名tx、mdl,代码如下:tx1 .m*1 _2 _3 _4 _5 6 -7 -S9 -10 -11 -12 -13 -
