基于Matlab的AMDSBSSB信号的调制Word格式文档下载.docx
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基带信号有模拟基带信号和数字基带信号。
它们多为低频带限信号(如:
音频信号为30—3400Hz,图像信号为0—6MHz),易受外来干扰的影响,还受到设备元器件的限制,且不易产生电磁波信号变化越快电磁辐射能力越强),不能进行无线传输也不能实现多路复用。
为了克服以上缺点通过调制技术就可以把基带信号(也叫调制信号)变为具有一定带宽的适合于信道传输的频带信号。
调制的过程也就是对信号进行频谱搬移的过程。
我们把经过一定加工处理的含有消息的可解读的电信号称之为信息(1nformation),信息是一个不确定的概率的函数。
信息的加工、处理和相互传递是现代通信的基础,是通信所要解决的实质问题。
调制就是使一个信号(如光、高频电磁振荡等)的某些参数(如振幅、频率等)按照另一个欲传输的信号(如声音、图像等)的特点变化的过程。
例如某中波广播电台的频率为
540kHz
,这个频率是指载波的频率,它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。
用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度,使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化,这个控制过程就称为调制。
其中语言或音乐信号叫做调制信号,调制后的载波就载有调制信号所包含的信息,称为已调波。
调制在无线电发信机中应用最广。
高频振荡器负责产生载波信号,把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后,高频振荡被调制,经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。
其中调制器有两个输入端和一个输出端。
这两个输入分别为被调制信号和调制信号。
一个输出就是合成的已调制的载波信号。
例如,最简单的调制就是把两个输入信号分别加到晶体管的基极和发射极,集电极输出的便是已调信号。
2、原理说明
2.1调幅信号(AM)
2.1.1AM调幅波的表达式
设载波电压为
调制电压为
通常满足ωc>
>
Ω。
根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅随调制信号uΩ线性变化,由此可得振幅调制信号振幅Um(t)为
Um(t)=UC+ΔUC(t)=UC+kaUΩcosΩt
=UC(1+mcosΩt)
式中,ΔUC(t)与调制电压uΩ成正比,其振幅ΔUC=kaUΩ与载波振幅之比称为调幅度(调制度)
式中,ka为比例系数,一般由调制电路确定,故又称为调制灵敏度。
由此可得调幅信号的表达式
uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情况下进行的,而一般传送的信号并非为单一频率的信号,例如是一连续频谱信号f(t),这时,可用下式来描述调幅波:
式中,f(t)是均值为零的归一化调制信号,|f(t)|max=1。
若将调制信号分解为
则调幅波表示式为
2.1.2调幅波的频谱
由前图(c)可知,调幅波不是一个简单的正弦波形。
在单一频率的正弦信号的调制情况下,调幅波如前所描述。
将其用三角公式展开,可得
可见,单一频率信号调制的调幅波包含三个频率分量,由三个高频正弦波叠加而成。
调制信号的幅度及频率信息只含在边频分量中。
单音调制时已调波的频谱
(a)调制信号频谱;
(b)载波信号频谱;
(c)AM信号频谱
实际上的调制信号往往不是单纯的简谐波,而是有许多频率成分组成的一个复合信号。
因此其频谱是上下边带,频带宽度是最高频率的两倍。
语音信号及已调信号频谱
(a)语音频谱(b)已调信号频谱
2.1.3调幅波的功率
调幅波加在负载两端,则在负载电阻RL上消耗的载波功率为
在负载电阻RL上,一个载波周期内调幅波消耗的功率为
由此可见,P是调制信号的函数,是随时间变化的。
上、下边频的平均功率均为
AM信号的平均功率
由上式可以看出,AM波的平均功率为载波功率与两个边带功率之和。
而两个边频功率之和与载波功率的比值为
同时可以得到调幅波的最大功率和最小功率,它们分别对应调制信号的最大值和最小值为
由上页式可知,当m值减小时,边频功率所占的百分比更小,因而浪费能量。
这是普通调幅的缺点。
普通调幅的优点是,设备简单,解调简单,占用频带窄,多用于无线电广播系统中。
2.2.1DSB调幅波的表达式
在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号,简称双边带信号。
它可用载波与调制信号相乘得到,其表示式为
在单一正弦信号uΩ=UΩcosΩt调制时,
可见,双边带调制同样能实现频谱搬移,DSB波的幅度随调制信号变化,但包络不再反映调制信号的形状,并且已调信号的平均值为零。
2.3单边带信号(SSB)
2.3.1SSB调幅波的表达式
单边带(SSB)信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。
单频调制时,uDSB(t)=kuΩuC。
当取上边带时
取下边带时
可见,SSB波的包络不能反映调制信号的变化幅度。
单边带调幅信号的带宽与调制信号相同,是普通调幅和DSB带宽的一半。
因此,SSB不仅节省能量,而且节省带宽,提高了频带的利用率,有助于解决信道的拥挤问题。
在总功率相等的情况下,接收端信噪比提高,通信距离大大增加。
2.3.2SSB调幅波的频谱
单边带调制时的频谱搬移
3、MATLAB仿真
3.1AM振幅调制
3.1.1仿真程序
w11=100*pi;
w12=50*pi;
%调制信号频率
U11m=0.1;
U12m=0.4;
%调制信号振幅
w2=1000*pi;
%载波信号频率
U2m=2;
%载波信号振幅
m1=0.3;
m2=0.9;
%调制系数
t=0:
0.0000001:
0.1;
u1=U11m.*cos((w11).*t)+U12m.*cos((w12).*t);
%调制信号
u2=U2m.*cos((w2).*t);
%载波信号
u3=U2m.*(1+m1.*cos((w11).*t)+m2.*cos((w12).*t)).*cos((w2).*t);
%AM已调信号
figure;
subplot(3,2,1);
plot(t,u1)
title('
tiaozhixinhao'
);
xlabel('
t'
subplot(3,2,2);
Y1=fft(u1);
%对调制信号进行傅里叶变换
plot(abs(Y1));
tiaozhipinpu'
w'
axis([0,100,0,100000]);
subplot(3,2,3);
plot(t,u2)
zaiboxinhao'
subplot(3,2,4);
Y2=fft(u2);
%对载波信号进行傅里叶变换
plot(abs(Y2));
zaibopinpu'
axis([0,100,0,1000000]);
subplot(3,2,5);
plot(t,u3)
duopinAM'
subplot(3,2,6);
Y3=fft(u3);
%对AM已调信号进行傅里叶变换
plot(abs(Y3));
AMpinpu'
3.1.2AM振幅调制仿真波形
3.2DSB振幅调制
3.2.1仿真程序
k=20;
%载波信号u3=k*u1.*u2;
%DSB已调信号
duopinDSB'
%对DSB已调信号进行傅里叶变换
DSBpinpu'
axis([0,100,0,5000000]);
3.2.2DSB振幅调制仿真波形
3.3SSB振幅调制
3.3.1仿真程序
u3=0.5*k*U2m.*(U11m.*cos((w2+w11).*t)+U12m.*cos((w2+w12).*t));
%SSBU已调信号
u4=0.5*k*U2m.*(U11m.*cos((w2-w11).*t)+U12m.*cos((w2-w12).*t));
%SSBL已调信号
subplot(4,2,1);
subplot(4,2,2);
axis([0,100,0,200000]);
subplot(4,2,3);
subplot(4,2,4);
subplot(4,2,5);
SSBUtiaofuxinhao'
subplot(4,2,6);
%对SSBU已调信号进行傅里叶变换
SSBUpinpu'
axis([10,90,0,5000000]);
subplot(4,2,7);
plot(t,u4)
SSBLtiaofuxinhao'
subplot(4,2,8);
Y4=fft(u4);
%对SSBL已调信号进行傅里叶变换
plot(abs(Y4));
SSBLpinpu'
3.3.2SSB振幅调制仿真波形
4实验分析
1)、在AM调幅波中,调幅波的振幅(包络)随调制信号变化,而且包络的变化规律与调制信号波形一致,表明调制信号(信息)记载在调幅波的包络中。
2)、调制系数m反应了调幅的强弱程度,m的值越大调幅度越深。
当m都为0时,表现未调幅,即无调幅作用。
当m在0~1之间时,随着m值的增大,调幅度变深。
当m>
1时,已调波的包络形状与调制信号不一样,产生严重的包络失真,且m的值越大,失真越严重。
在调制过程中,应适当调节m值,以保证不会引起过量调幅失真。
3)、在DSB调幅波中,DSB波的包络正比于|uΩ(t)|。
DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点处(调制电压正负交替时)要突变180度。
4)、在DSB调幅波中,DSB已调波的频带宽度是调制信号频带的2倍。
k的值越大调幅度越深。
5)、在SSB调幅波中,从波形上看,其包络已不能体现调制信号的变化规律。
从频谱上看,单边带的频带宽度仅为双边带调幅信号频带宽度的一半。
5总结
本次大作业,是对平时所学知识的检验和扩展,是一个较好的理论接触实际的机会。
在完成本次作业的过程中,遇到的难题也是比较多的,比如在适用MATLAB编程语言的过程中,不能较好的运用一些编程语言来编写程序,调试过程中未出现想要的波形,但是在经过与同学的交流以及查阅相关的资料,顺利的完成了本次大作业的任务,锻炼了我独立解决问题的能力。
通过本次大作业,不仅锻炼了我的计算机应用能力,是我对MATLAB编程语言的基本应用有了进一步的理解和认识,对软件的操作也更为熟练,也使我巩固了所学的高频关于调制的知识,让我懂得了要将平时的理论知识应用到实际中去并非易事,是需要很多努力的,除此之外,还让我明白了如何积极主动的学习以及自我学习的一些方法,培养了自我学习的兴趣。
6、参考文献
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陈洁,焦振宇.
基于MATLAB7.0
的信号调制与解调分析[J].
XX电子技术.
2006.
[2]曾兴雯,X乃安,陈健.高频电路原理与分析.XX:
XX电子科技大学,2001.
[3]X肃文,陆兆熊.高频电子线路(第三版).:
高等教育,1995.
[4]高吉祥.高频电子线路.:
电子工业,2003.