基于matlab的SSB信号调制与解调仿真实现Word格式.docx
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验收盖章
2010年1月日
基于matlab的SSB信号调制与解调仿真实现设计
0712401-03曾凯
（湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413000）
一、设计目的
加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；
进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧；
掌握宏汇编语言的设计方法；
掌握MATLAB软件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。
加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。
提高实践动手能力。
二、设计要求
采用matlab或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅（DSB-SC）和解调，并且绘制相关的图形；
通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出信号的显示效果。
所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。
三、设计原理
3.1调制与解调的MATLAB实现：
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方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易一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1所示：
图3.1调幅器原理框图
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MATLAB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。
在接收端，分析已调信号的频谱，进而对它进行解调，以恢复原调制信号。
解调器原理如图2所示：
图3.2解调器原理框图
对于调制解调的过程以及其中所包含的对于信号的频谱分析均可以通过MATLAB的相关函数实现。
3.2频谱分析
当调制信号f（t）为确定信号时，已调信号的频谱为
（3.2）
双边带调幅频谱如图3所示：
图3.3双边带调幅频谱
抑制载波的双边带调幅虽然节省了载波功率，但已调西那的频带宽度仍为调制信号的两倍，与常规双边带调幅时相同。
3.3功率谱密度分析
通信中，调制信号通常是平稳随机过程。
其功率谱密度与自相关函数之间是一对付氏变换关系。
这样就可以先找到信号的自相关函数，然后通过付氏变换来实现信号的功率谱密度。
四、详细设计步骤
4.1利用matlab绘制已知信号f（t）
根据f（t）表达示
，
（4.1）
由于函数是辛格函数，故利用时间t与f（t）的关系，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。
4.2绘制已知信号f（t）的频谱
根据f（t）的表达示，通过求傅立叶变换来实现信号的频谱，具体可以取40000个点来实现。
并且运用算法
yw=2*
/40000*abs（fftshift（yk））（4.2.1）
fw=[-25000:
24999]/50000*fs（4.2.2）
这样再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。
4.3绘制载波信号
由给定的载波为
，的出余弦信号的画法，这样再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。
4.4绘制已调信号
由调制信号知：
抑制载波双边带调幅的调制过程实际上就是调制信号与载波的相乘运算。
此时将上述两个信号相乘，就可以得出已调信号y4,见式（4.4）
y4=sinc（t.*200）.*cos（2*
.*fc3.*t）（4.4）
这样再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。
。
4.5绘制已调信号的频谱
根据已调信号的表达示，提高求傅立叶变换来实现信号的频谱，具体可以取4000个点来实现。
并且运用算法yw,见式（4.2.1），算法fw,见式（4.2.2）。
4.6绘制DSB-SC调制信号的功率谱密度
通信中，调制信号通常是平稳随机过程。
此时先求调制信号的自相关函数，利用命令[c,lags]=xcorr（y4,20）以及plot（lags/fs,c）就可以实现调制信号的自相关函数，此时将自相关函数求付氏变换。
利用SDSBp=fft（c,5000）；
由算法yw，见式（4.2.1），算法fw，见式（4.2.2）即可实现，此时用figure和subplot可以在另一页画出自相关函数波形和功率谱密度波形。
4.7绘制相干解调后的信号波形
由抑制载波双边带调幅的解调过程实际上实际是将已调信号乘上一个同频同相的载波。
即
y7=sinc（t7*200）.*cos（2*
*fc3*t7）.*cos（2*
*fc3*t3）（4.7）
再用一个低通滤波器就可以恢复原始的调制信号，这种调制方法称为相干解调。
主要程序语句为[n,Wn]=ellipord（Wp,Ws,Rp,Rs）；
[b,a]=ellip（n,Rp,Rs,Wn）；
这样可以实现求取阶数n和传递函数的分子分母b,a；
Wp=40/100;
Ws=45/100;
这时的100是最高频率的一半，而40则是在100/
和45之间。
Xl=5*filter（b,a,y7）。
通过这样可以使滤波后的波形失真更小。
此时可得相干解调后的信号波形。
总结：
通过利用matlab程序实现了题目的要求，完成了对抑制载波双边带调幅（DSB-SC）的解调。
五、具体设计程序：
t=-2:
0.001:
2;
y1=sinc（t*200）
subplot（3,3,1）
plot（t,y1）
title（'
已知信号'
）
xlabel（'
时间：
s'
ylabel（'
幅度'
grid
xlim（[-0.1,0.1]）
fs=3000;
%%信号频谱
t1=-2:
0.0001:
y11=sinc（t1*200）
yk=fft（y11,50000）
yw=2*pi/40000*abs（fftshift（yk））
fw=[-25000:
24999]/50000*fs
subplot（3,3,2）
plot（fw,yw）
已知信号的频谱'
频率：
hz'
xlim（[-30,30]）
y3=cos（2*pi*200*t）
subplot（3,3,3）
plot（t,y3）
载波信号'
y4=sinc（t*200）.*cos（2*pi*200*t）
subplot（3,3,4）
plot（t,y4,'
r-'
已调信号'
xlim（[-0.05,0.05]）
fs1=1000%已调信号频谱
yk=fft（y4,5000）
yw=2*pi/4000*abs（fftshift（yk））
fw=[-2500:
2499]/5000*fs1
subplot（3,3,5）
plot（fw,yw,'
已调信号的频谱'
xlim（[-400,400]）
[c,lags]=xcorr（y4,200）
subplot（3,3,6）
plot（lags/fs,c）
DSB信号自相关函数'
t'
Rxx（t）'
SDSBp=fft（c,5000）
yw=2*pi/4000*abs（fftshift（SDSBp））
subplot（3,3,7）
DSB信号功率谱'
w'
y7=y4.*y3
subplot（3,3,8）
plot（t,y7）
解调信号'
Rp=0.1;
Rs=80;
Ws=45/100;
[n,Wn]=ellipord（Wp,Ws,Rp,Rs）
[b,a]=ellip（n,Rp,Rs,Wn）
Xl=5*filter（b,a,y7）
subplot（3,3,9）
plot（t,Xl）
滤波后的f（t）信号'
时间单位:
xlim（[-0.1,0.1]）
六、设计结果及分析
6.1实验结果
图6.1：
实验结果总图
图6.2：
已知信号波形图6.3：
已知信号波形的频谱图6.4：
载波信号
图6.5：
已调信号图6.6：
已调信号波形的频谱图6.7：
调制信号自相关函数
图6.8：
功率谱密度波形图6.9：
解调信号图6.10：
滤波后的信号
6.2结果分析
原始信号以及频谱的分析：
由于原始信号是辛格函数，所以经过傅立叶变换后应该是一个方波。
频率为100/
经设计得出图形6，故正确得出了原信号的频谱。
由于载波信号为余弦，故图形如图7。
频率为200HZ。
对于已调信号则是由原信号与载波信号相乘的结果。
由于辛格函数只是中间幅度大，故与载波信号相乘后，主要幅度仍然集中在0附近。
此时在对已调信号求取频谱，由已调信号可知，只是一个双边带信号，而且频率应该在200HZ左右，而结果图形如图9所示，恰好与分析相吻合。
此过程证明了双边带调制过程中有频谱的搬移。
在求已调信号的的功率谱密度函数波形时，首先要求自相关函数。
这一个过程即为两个辛格函数的乘积。
故如图10所示。
然后在把自相关函数经过傅立叶变换，此时即可得到相应的功率谱密度函数波形，如图10所示，同样也是将频率搬移到200HZ附近。
最后将已调的信号通过乘以同频同相的本地载波，即为相干解调。
此时的波形没有经过低通滤波器，所以波形与原始信号有点不一致，如图12所示。
最后通过椭圆滤波器后，在设计参数的调整下，可以恢复出原始的信号。
但要求本过程的参数选择一定要合理，最到最理想，最后得出的波形去图13所示。
综上所述，通过画原始信号的波形，频谱以及载波的波形并且分析两个波形之间频率的大小关系，再实现两个函数的相乘，可以得出已调信号，并且利用傅立叶变换可以找到其频谱。
此时可以看出抑制载波双边带调幅的实质为频谱的搬移。
同时通过自相关函数，并且求自相关函数的傅立叶变换就可以实现功率谱密度函数波形的画法。
最后将已调信号与载波信号相乘经过低通滤波器作相干解调，就可以恢复出原始信号。
对椭圆滤波器的参数做调整，则可以改变其恢复信号的准确度。
而抑制载波双边带调幅的优点在于可以提高效率，减少干扰。
七、主要仪器与设备
装有MATLAB7.0版的PC机一台。
八、设计体会与建议
8.1设计体会
在此次设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析研究此次数字电路课程设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际编程操作，检测和校正，再进一步完善M程序。
在其中遇到一些不解和疑惑的位置，还有一些出现的未知问题，我们都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正，对一些疑难问题我们也认真向老师询问请教，和老师一起探讨解决。
通过此次数字电路课程设计，我们加深了对课本知识的认识理解，对数字电路设计方法和M语言也有了一定的初步认识。
8.2对设计的建议
在我们动手制作之前应先告诉我们应先熟练掌握相关软件指令、和原理，掌握如何编写程序的方法。
我们应当注意实验中的问题，要思考问题来源及如何去解决。
这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计；
也更助于我们能够真正锻炼我们的动手能力。
总之，在本设计中，通过自己的努力，认真学习相关的函数，通过设计前后的分析，大大提高了自己解决问题的能力。
而在设计过程中通过对错误的改正，也加强了自己对相关知识的理解，这将对以后的学习工作有着很大的帮助。
同时由于本次设计运用了不同的知识，这样我就可以更好的将不同科目的知识进行联系学习，对牢靠的学习有着巨大的支持！
同时真诚感谢李梦醒老师给予的大力支持和帮助指导！
九、参考文献
[1].曹志刚，钱亚生.现代通信原理[M].清华大学出版社，2006年10月第24版：
70-71。
[2].张志涌.精通matlab6.5版[M].北京航天航空大学出版社，2005年8月：
51-53。
[3].程佩青.数字信号处理教程[M].清华大学出版社，2006年10月：
82-84。
[4].刘树棠.信号与系统[M].西安交通大学出版社2005年4月：
65-68。
[5].刘毅敏.基于matlab的调制解调器的设计[M].武汉科技大学：
126-132。
[6].郭文彬.通信原理基于matlab的计算机仿真[M].北京邮电大学出版社：
36-45。
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