抑制载波双边带幅度的调制和解调的实现文档格式.docx
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3.4MATLAB中幅度调制的原理13
3.4.1AM调幅原理13
3.4.2单边带调幅（SSB产生原理14
3.4.3双边带调幅（DSB产生原理15
3.5DSB调制系统的抗噪声性能15
3.6解调定义18
3.7相干解调18
3.8非相干解调19
3.9相干解调与非相干解调的比较20
3.10为什么要调制解调20
4信号的频谱和功率谱密度分析21
4.1信号功率谱分析21
4.2信号功率谱密度分析22
5设计步骤23
5.1绘制已知信号f（t）23
5.2绘制已知信号f（t）的频谱23
5.3绘制载波信号24
5.4绘制已调信号24
5.5绘制已调信号的频谱24
5.6绘制DSB-SC调制信号的功率谱密度25
5.7绘制相干解调后的信号波形25
5.8程序设计26
6设计结果及分析29
6.1结果如图所示：
29
6.2结果分析30
6.3设计总结31
7心得与体会32
7.1设计体会32
7.2对设计的建议33
致谢34
参考文献35
附录36
本设计要求采用matlab或其他相关软件工具实现对信号进行抑制载波双边带幅度的调制和解调，并且绘制相关的图形。
在通信系统中，从消息变换过来的信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量（例如语音信号），如果将这些信号在信道中直接传输，则会严重影响信号传输的有效性和可靠性。
因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。
在通信系统的发射段通常需要调制过程，将信号的频谱搬移到所希望的位置上，使之转化为适合信号传输或便于信道多路复用的已调信号。
而在接收端则需要解调过程，以恢复原有的信号。
调制解调过程常常决定了一个通信系统的性能。
随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展，可以使数字化方法实现调制和解调的过程同时调制还可以提高性能，特别是抗干扰能力，以及更好的利用频带。
本设计主要是解决对信号如何进行抑制载波双边带的调幅和解调的，
并且编制相对应的程序应用matlab软件进行模拟仿真。
1MATLAB软件简介
MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLA和口Simulink两大部分。
1.1内容简介
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple、MathCAD并称为四大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLA可以进行矩
阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面.MATLAB是美国
MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB
和Simulink两大部分。
MATLAB勺基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLA来解算问题要比用C,FORTRA等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLA也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLA成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,
FORTRANC++,JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLA函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLA爱好者都编写了一些经典的程
序，用户可以直接进行下载就可以用。
1.2发展环境
重新设计PC机，提供更容易管理的多份资料的，使数字，那些用户布局能以快捷方式对通常使用命令,达到更容易的观看，编辑，以及你的变量阵列编辑器和工作区浏览器当前目录浏览器工具，让你从效率，从属
性和代码新的报导扫描你的代码分析器帮助你为最大的性能和可修改性修改你的代码，提高编辑，包括执行M代码的个别的部分的能力，对多形式和最精彩场面HTMLC/C++和Java出版。
1.3编程创造的功能
（1）在命令行或者在手稿里确定单个行的函数的匿名的函数。
（2）当任何表示是真实的时，有条件的休息点，让你停止。
（3）块意见出于记分员可发表意见的一个代码的整个部分。
（4）数学整数算术，让你处理更大的整数数据集合。
（5）单精度运算，线性代数，FFT和过滤，使你能够处理更大的单精度数据集合。
（6）更坚固的计算几何学程序，给更大的对算法有选择的控制。
（7）linsolve功能，使你能够迅速通过指定系数的基体的结构解决线性方程程序的系统和multipoint边值问题。
1.4图形和3D
新绘制的交互式建立和编辑的接口密谋而没有输入M代码来自一个
外形的M代码产生，让你按部就班地重新使用风俗密谋提高绘制注释，对取值点的注释的包括画形状，物体调整，并且别住MMX勺JIT加速器
产生对整数算术起作用。
支持
处理器制造商提供尽可能完善的图书馆，包括multiprocessor和更快的FFT常规（使用FFTW3勺新版本）。
1.5MATLAB常用基本数学函数
abs（x）:
纯量的绝对值或向量的长度
angle（z）:
复数z的相角（Phaseangle）sqrt（x）:
开平方
real（z）:
复数z的实部
imag（z）:
复数z的虚部
conj（z）:
复数z的共轭复数
round（x）:
四舍五入至最近整数
fix（x）:
无论正负，舍去小数至最近整数floor（x）:
下取整，即舍去正小数至最近整数ceil（x）:
上取整，即加入正小数至最近整数rat（x）:
将实数x化为多项分数展开
rats（x）:
将实数x化为分数表示
sign（x）:
符号函数（Signumfunction）。
当x<
0时，sign（x）=-1
当x=0时，sign（x）=0;
当x>
0时，sign（x）=1。
rem（x,y）:
求x除以y的余数
gcd（x,y）:
整数x和y的最大公因数lcm（x,y）:
整数x和y的最小公倍数exp（x）:
自然指数
pow2（x）:
2的指数
log（x）:
以e为底的对数，即自然对数
Iog2（x）:
以2为底的对数
Iog10（x）:
以10为底的对数
1.6MATLAB常用三角函数sin（x）:
正弦函数cos（x）:
余弦函数tan（x）:
正切函数asin（x）:
反正弦函数acos（x）:
反余弦函数atan（x）:
反正切函数atan2（x,y）:
四象限的反正切函数sinh（x）:
双曲正弦函数cosh（x）:
双曲余弦函数tanh（x）:
双曲正切函数asinh（x）:
反双曲正弦函数acosh（x）:
反双曲余弦函数atanh（x）:
反双曲正切函数
适用于向量的常用函数有
min（x）:
向量x的元素的最小值max（x）:
向量x的元素的最大值mean（x）:
向量x的元素的平均值median（x）:
向量x的元素的中位数
std（x）:
向量x的元素的标准差
diff（x）:
向量x的相邻元素的差
sort（x）:
对向量x的兀素进仃排序（Sorting）
河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）
length（x）:
向量x的兀素个数
norm（x）:
向量x的欧氏（Euclidean）长度
sum（x）:
向量x的元素总和
prod（x）:
向量x的兀素总乘积
cumsum（x）:
向量x的累计元素总和cumprod（x）:
向量x的累计元素总乘积
dot（x,y）:
向量x和y的内积
cross（x,y）:
向量x和y的外积
1.7MATLAB基本绘图函数plot:
x轴和y轴均为线性刻度（Linearscale）
loglog:
x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmicscale）
semilogx:
x轴为对数刻度，y轴为线性刻度
semilogy:
x轴为线性刻度，y轴为对数刻度1.8注解xlabel（'
lnputValue'
）;
%x轴注解
ylabel（'
FunctionValue'
%y轴注解title（'
TwoTrigonometricFunctions'
%图形标题
legend（'
y=sin（x）'
'
y=cos（x）'
%图形注解
gridon;
%显示格线
1.9什么叫仿真
仿真:
使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目整体的层次上表示的。
项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计，一般采用蒙特卡洛法进行仿真。
利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验研究其存在的或设计中的系统，又称模拟。
这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。
所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统，也包括社会、经济、生态、管理等系统。
当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。
仿真的重要工具是计算机。
仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。
仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。
2信号的介绍
2.1AM信号
①时域表达式：
（2-1）
2）
2频域表达式:
（2-
乞曲佝=丄［M（皿+叫）+M（皿-叫）］+覧入强皿+叫）+占@-气）］
（2-3）
3产生方法：
基带信号与直流信号相加后与载波相乘，再通过带通滤波器即可得到。
4解调方法：
相干解调和非相干解调
5功率：
（2-4）
⑥调制效率:
（2-5）
⑦特点：
AM言号带宽加倍，优点是解调简单，缺点是功率利用率低，主要用于中短波段AM广播。
2.2DSB信号
（1）时域表达式：
$血（。
=巾（"
讹砒
（2-6）
2频域表达式：
S豳⑷=F［饰©
］+［加＞+叫）+册（也叫）
（2-7）
比3
（2-8）
基带信号与载波直接相乘，再通过带通滤波器即可得到。
相干解调。
5特点：
DSB信号带宽加倍，主要优点是功率利用率高（与AM相比），主要缺点是解调复杂（与AM相比）。
主要应用场合为：
FM立体声的差信
号调制，彩色TV系统中的色差信号调制，以及正交调制
2.3SSB信号
5—（（）■=COS^+丄方（切sin
（2-9）
2丄
X：
是，二的希尔伯特变换，两者之间的关系为
「1
貫t
（2-10）
2带宽:
（2-11）
滤波法、相移法
相干解调
SSB信号的主要优点是调制前后带宽保持不变（与调制信号相同），主要缺点是产生、解调较复杂。
主要应用场合是长途（载波）电话
3信号的幅度的调制和解调
3.1在通信原理中调制的定义
1含义：
按基带信号的变化规律去改变载波某一（些）参数的过程。
要求载波参数的变化与基带信号幅值成正比。
2分类：
由于调制信号可以是模拟信号、数字信号，载波可以是连续波、脉冲波，因而就有模拟连续波调制、数字连续波调制、模拟脉冲调制、数字脉冲调制共四种类型。
3.2通信中按调制方式的分类
（1）线性调制：
AM是调幅，SSB是单边带调制，DSB是双边带调制，VSB是残留边带调制；
SSB是将双边带信号的一个边带滤掉形成的；
VSB是介于SSB和DSB的一种折中的调制方式，它不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留一小部分。
（2）非线性调制：
FM是频率调制（调频）是载波的频率随时间变化，PM是相位调制（调相）是载波的相位随时间变化，由于这两种调制过程中，载波的幅度保持恒定不变，而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的变化，所以把调频和调相统称为角度调制或调角。
（3）数字调制：
ASK是振幅键控，FSK是频移键控，PSK是相移键控，DPSK是差分相移键控；
ASK是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而且频率和初始相位保持不变；
FSK是利用载波的频率的变化来传递数字信息；
PSK是利用载波的相位变化来传递数字信息；
DPSK1利用前后码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称为相对相移键控。
（4）模拟信号的数字传输分为经过三步：
抽样、量化、编码
在抽样过程中模拟信号可以变化成不同的模拟脉冲调制信号，包括脉冲振
幅调制（PAM）脉冲宽度调制（PDM、脉冲位置调制（PPM，这些种类的调制，虽然在时间上是离散的，但仍然是模拟调制，因为其代表信息的参量仍然是可以连续变化的，这些已调信号当然也属于模拟信号。
FDM是频分复用，TDM是时分复用，CDM是码分复用；
FDM是—种按频率来划分信道的复用方式；
TDM是用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号；
CDM是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。
3.3通信原理中调幅的定义
这种调制方式，属于基带调制。
使高频载波的频率随信号改变的调制（AM。
其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。
例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出，电视的图像信号使用调幅
调频的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小
3.4MATLAB中幅度调制的原理
3.4.1AM调幅原理
所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。
这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。
振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。
在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM。
为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB和单边带调幅波（SSB。
在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；
在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
调制在通信过程中起着极其重要的作用：
无线电通信是通过空间辐射传
输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到电磁波形式辐射的较高频范围；
此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。
振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。
调幅信号X（t）主要有
调制信号和载波信号组成。
调幅器原理如图3.4.1所示：
g（t）
-（X）
c（t）
图3.4.1调幅器原理框图
河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）设正弦载波为
c（t）=Acosjet：
o）
式中，A为载波幅度；
「c为载波角频率；
%为载波初始相位（通常假设
0=0）.
调制信号（基带信号）为m（t）。
根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为
Sm（t）二Am（t）cos（ct）
设调制信号m（t）的频谱为M（・J，则已调信号sm（t）的频谱SmC）:
ASm（）[Mc）MC；
；
%）]
2
其中载波信号C（t）用于搭载有用信号，其频率较高。
幅度调制信号g（t）含有有用信息，频率较低。
运用MATLA信号g（t）处理工具箱的有关函数可以对信号进行调制。
对于信号x（t）,通信系统就可以有效而可靠的传输了。
342单边带调幅（SSB产生原理
将消息的频谱从基带移到一个较高的频率上，而且在平移后的信号频谱内原有频率分量的相对关系保持不变的调制技术。
单边带（SSB）调制也
可看作是调幅（AM）的一种特殊形式。
调幅信号频谱由载频fc和上、下边带组成，被传输的消息包含在两个边带中，而且每一边带包含有完整的被传输的消息。
因此，只要发送单边带信号，就能不失真地传输消息。
显然,把调幅信号频谱中的载频和其中一个边带抑制掉后，余下的就是单边带信
号的频谱。
3.4.3
双边带调幅（DSB产生原理
在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。
如果在AM调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式――抑制载波的双边带调幅
双边带调幅波的表达式为
Uo（t）
11
mucmcos（，ci」）tmumcos（k-门）t
22
=mucmcosetcos'
—t
3.5DSB调制系统的抗噪声性能
在相干解调时，解调器由相乘器和低通滤波器构成，所以在解调过程
中，输入信号及噪声可以分别单独解调
图3.5线性调制接收系统的一般模型
若解调器输入信号为
则其平均功率为
（3.5-1）
si=^（i）=HOco3Q）?
F=t«
3W
若同步解调器的相干载波为则解调器输出端的
升级会员 