基于某matlab地抑制载波双边带DSB调制与解调分析报告.docx
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基于某matlab地抑制载波双边带DSB调制与解调分析报告
1DSB调制的根本原理
在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。
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——抑制载波双边带信号，即双边带信号〔DSB〕。
DSB信号的时域表示式
频谱：
DSB的时域波形和频谱如图1-1所示：
时域频域
图1-1DSB调制时、频域波形
DSB的相干解调模型如图1-2所示：
：
图1-2DSB调制器模型
与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率时100%，DSB信号解调时需采用相干解调。
DSB调制与解调的系统框图如图1-3所示：
图1-3DSB调制与解调系统框图
2DSB调制与解调的MATLAB实现
如果将AM信号中的载波抑制，只需在将直流
去掉，即可输出抑制载波双边带信号〔DSB-SC〕。
DSB-SC调制器模型如图2-1所示：
图2-1B-SC调制器模型
其中，设正弦载波为
式中，
为载波幅度；
为载波角频率；
为初始相位〔假定
为0〕。
假定调制信号
的平均值为0，与载波相乘，即可形成DSB-SC信号，其时域表达式为
式中，
的平均值为0。
DSB-SC的频谱为
DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调（同步检波）。
另外，在调制信号
的过零点处，高频载波相位有180°的突变。
除了不再含有载频分量离散谱外，DSB-SC信号的频谱与AM信号的频谱完全一样，仍由上下对称的两个边带组成。
所以DSB-SC信号的带宽与AM信号的带宽一样，也为基带信号带宽的两倍，即
式中，
为调制信号的最高频率。
仿真程序如下：
Fs=500;%抽样频率为Fs/Hz
T=[0:
499]/Fs;%定义运算时间
Fc=50;%载波频率为Fc/Hz
f=5;%调制信号频率为f/Hz
x1=sin（2*pi*f*T）;%调制信号
N=length（x1）;%调制信号长度
X1=fft（x1）;%傅里叶变换到频域
y1=amod（x1,Fc,Fs,'amdsb-sc'）;%调用函数amod（）进展调制
在实际信号传输过程中，通信系统不可防止的会遇到噪声，例如自然界中的各种电磁波噪声和设备本身产生的热噪声、散粒噪声等，它们很难被预测。
而且大局部噪声为随机的高斯白噪声，所以在设计时引入噪声，才能够真正模拟实际某某号传输所遇到的问题，进而思考怎样才能在承受端更好地恢复基带信号。
信道加性噪声主要取决于起伏噪声，而起伏噪声又可视为高斯白噪声，因此我在此环节将对双边带信号添加高斯白噪声来观察噪声对解调的影响情况。
在此过程中，我用函数
来添加噪声，正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为
故其有用信号功率为
噪声功率为
信噪比
满足公式
到达接收端之前，已调信号通过信道，会叠加上信道噪声，使信号有一定程度的失真。
故接收端收到的信号应为：
已调信号+信道噪声
仿真程序：
noisy=randn（1,N）;%模拟信道噪声
y1=y1+noisy;%接收端收到的信号
Y1=fft（y1）;%傅里叶变换到频域
调制信号、已调信号、加噪已调信号的绘图如如下图2-2所示：
图2-2加噪后的各种波形
主要为了滤除带外噪声，传递有用信息，提高信噪比，减小失真，采用巴特沃斯带通滤波器实现。
仿真程序：
rp=1;rs=10;%通带衰减和阻带衰减
wp=2*pi*[43,58];ws=2*pi*[40,61];%通带截止频率和阻带截止频率
[N,wc]=buttord（wp,ws,rp,rs,'s'）;%得出巴特沃斯的阶数N1和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）;%计算系统函数分子和分母多项式系数
[Bz,Az]=impinvar（B,A,Fs）;%用脉冲响应不变法设计IIR，将模拟转数字
yf=filter（Bz,Az,y1）;%过带通滤波器滤除带外噪声
Yf=fft（yf）;%变换到频域
得到带限加噪已调信号如如下图2-3所示：
图2-3带限加噪信号波形
所谓同步检波是为了从接收的已调信号中，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。
同步检波的一般数学模型如图2-4所示。
图2-4DSB-SC同步检波模型
设输入为DSB-SC信号
乘法器输出为
通过低通滤波器后
当
常数时，解调输出信号为
程序实现：
y2=ademod（y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'）;%用函数ademod（）解调y1
Y2=fft（y2）;%得出解调信号y2的频谱
fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10;%设计巴特沃斯低通滤波器
wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1;
[N1,wc1]=buttord（wp1,ws1,rp1,rs1,'s'）;
[B1,A1]=butter（N1,wc1,'s'）;
[Bz1,Az1]=impinvar（B1,A1,Fs）;
yout=filter（Bz1,Az1,y2）;%将y2过低通滤波器得多最后输出信号
Yout=fft（yout）;%得出输出信号的频谱
调制信号与解调信号的比照如图2-4所示：
图2-4解调信号与调制信号的比照
3simulink仿真
3.1没有加高斯噪声的simulink仿真
3．1．1电路图
没有加高斯噪声的电路图如图3-1-1所示：
图3-1-1无高斯噪声电路仿真图
3．1．2参数设置
各元件参数设置如下所示：
（1）调制波
图3-1-2-1调制波参数设置
〔2〕调制器
图3-1-2-2调制器参数设置
〔3〕解调器
图3-1-2-3解调器参数设置
〔4〕频谱器
图3-1-2-4频谱器参数设置
3．1．3仿真结果
图3-1-3-1调制波频谱
图3-1-3-2已调波频谱
图3-1-3-3解调波频谱
图3-1-3-4调制波、已调波、解调波波形
3．2参加高斯噪声的simulink仿真
参加高斯噪声后的仿真电路图如图3-2-1所示：
图3-2-1参加高斯噪声后的仿真电路图
图3-2-2高斯噪声参数设置
图3-2-3参加噪声后的调制波、已调波、解调波
调制信号经过调制解调过程之后引入白噪声，分别经过带通滤波器和低通滤波器来将高斯白噪声滤波为窄带白噪声，再经过解调过程将调制信号解调出来，由仿真图观察可知，参加噪声后解调出来的波形有一定的失真，但是在允许的误差X围内，符合我们生活实际。
4心得体会
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参考文献
[1]樊昌信，曹丽娜.通信原理〔第六版〕。
国防工业。
[2]孙祥，徐流美，吴清.MATLAB7.0根底教程。
：
清华大学。
[3]徐明远,邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.某某:
某某电子科技大学,2005.
[4]X森,X正亮.MATLAB仿真技术与应用实例教程.:
机械工业,2004.
附录
matlab实验代码
Fs=500;%抽样频率为Fs/Hz
T=[0:
499]/Fs;%定义运算时间
Fc=50;%载波频率为Fc/Hz
f=5;%调制信号频率为f/Hz
x1=sin（2*pi*f*T）;%调制信号
N=length（x1）;%调制信号长度
X1=fft（x1）;%傅里叶变换到频域
y0=amod（x1,Fc,Fs,'amdsb-sc'）;%调用函数amod（）进展调制
noisy=randn（1,N）;%模拟信道噪声
y1=y0+noisy/3;%接收端收到的信号
Y0=fft（y0）;
Y1=fft（y1）;%傅里叶变换到频域
figure
（1）
subplot（3,2,1）;
plot（T,x1）;%调制信号时域波形图
title（'调制信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s=abs（X1）;
frq=[0:
N-1]*Fs/N;%横坐标频率/Hz
subplot（3,2,2）;
plot（frq,s）;axis（[01000300]）;%调制信号频谱图
title（'调制信号频谱'）;
xlabel（'频率'）;ylabel（'幅度'）;
subplot（3,2,3）;
plot（T,y0）;%已调信号时域波形图
title（'已调信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s0=abs（Y0）;
subplot（3,2,4）;
plot（frq,s0）;axis（[01000150]）;
title（'已调信号频谱'）;
xlabel（'频率'）;ylabel（'幅度'）;
subplot（3,2,5）;
plot（T,y1）;%已调信号时域波形图
title（'加噪已调信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s1=abs（Y1）;
subplot（3,2,6）;
plot（frq,s1）;axis（[01000150]）;
title（'加噪已调信号频谱'）;
xlabel（'频率'）;ylabel（'幅度'）;
%***************************************************************带通滤波器
rp=1;rs=10;%四项指标
wp=2*pi*[43,58];ws=2*pi*[40,61];%通带角频率和截止角频率
[N,wc]=buttord（wp,ws,rp,rs,'s'）;%得出巴特沃斯的阶数N1和3dB截止频率
[B,A]=butter（N,wc,'s'）;%计算系统函数分子和分母多项式系数
[Bz,Az]=impinvar（B,A,Fs）;%用脉冲响应不变法设计IIR，将模拟转数字
yf=filter（Bz,Az,y1）;
Yf=fft（yf）;
figure
（2）
subplot（2,2,1）;
plot（T,yf）;%调制信号过带通滤波器
title（'带限信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s2=abs（Yf）;
subplot（2,2,2）;
plot（frq,s2）;axis（[01000120]）;
title（'带限信号频谱'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
%***************************************************************解调局部
y2=ademod（y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'）;%用函数ademod（）解调y1
Y2=fft（y2）;%得出解调信号y2的频谱
subplot（2,2,3）;
plot（T,y2）;
title（'接收信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s3=abs（Y2）;
subplot（2,2,4）;
plot（frq,s3）;axis（[01000250]）;
title（'接收信号频谱'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
%************************************************************接收低通滤波器
fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10;%设计巴特沃斯低通滤波器
wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1;
[N1,wc1]=buttord（wp1,ws1,rp1,rs1,'s'）;
[B1,A1]=butter（N1,wc1,'s'）;
[Bz1,Az1]=impinvar（B1,A1,Fs）;
yout=filter（Bz1,Az1,y2）;%将y2过低通滤波器得多最后输出信号
Yout=fft（yout）;%得出输出信号的频谱
figure（3）
subplot（2,2,1）;
plot（T,x1）;%调制信号时域波形图
title（'调制信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s4=abs（X1）;
subplot（2,2,2）;
plot（frq,s4）;axis（[01000300]）;%调制信号频谱图
title（'调制信号频谱'）;
xlabel（'频率'）;ylabel（'幅度'）;
subplot（2,2,3）;
plot（T,yout）;%调制信号时域波形图
title（'解调信号波形'）;
xlabel（'时间'）;ylabel（'幅度'）;
s5=abs（Yout）;
subplot（2,2,4）;
plot（frq,s5）;axis（[01000250]）;%调制信号频谱图
title（'解调信号频谱'）;
xlabel（'频率'）;ylabel（'幅度'）;
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