基于Matlab 的双边带调幅电路仿真.docx

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基于Matlab的双边带调幅电路仿真

西南科技大学

专业综合设计报告

课程名称：

电子专业综合设计

设计名称：

基于Matlab的抑制载波双边带调幅电路仿真

姓名：

周习泉

学号:

20095877

班级：

电子0902

指导教师：

郭峰

起止日期：

2012.11.1-2012.12.30

西南科技大学信息工程学院制

专业综合设计任务书

学生班级：

电子0902学生姓名：

周习泉学号：

20095877

设计名称：

基于Matlab的抑制载波双边带调幅电路仿真

起止日期：

2012.11.1-2012.12.30指导教师：

郭峰

设计要求：

1.熟悉抑制载波双边带调幅系统的原理。

2.熟悉MATLAB的相关函数作用，通过利用MATLAB对双边带调幅

电路进行仿真验证。

3.给出Matlab源程序及仿真结果。

4.设计参数：

载波100KHz，幅度3V

调制信号10KHz，幅度2V

专业综合设计学生日志

时间

设计内容

12.5

查阅MATLAB中相关函数的功能，复习调幅原理

12.6

根据所查资料，确定设计方案

12.9

设计程序并调试

12.10

检查程序的完整性和正确性

12.11

完成设计报告

12.12

准备答辩

专业综合设计考勤表

周

星期一

星期二

星期三

星期四

星期五

专业综合设计评语表

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年月日

抑制载波双边带调幅电路仿真

一、设计目的和意义

1．掌握抑制载波双边带调幅与解调的原理及实现方法。

2．熟悉MATLAB相关函数的运用。

3．握用matlab仿真软件观察抑制载波双边带的调幅与解调。

二、设计原理

1.DSB调制原理

信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号,实现频率的搬移,使有用信号容易被传播。

在消息信号m（t）上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。

DSB调制器模型如图2.1，可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。

图2.1DSB信号调制器模型

其时域和频域表示式分别如下

（2-1）

（2-2）

除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。

故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB信号的波形和频谱分别如图2.2：

图2.2DSB信号的波形与频谱

2.DSB解调原理

因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB信号的包络不再与m（t）成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调。

图2.3DSB信号相干解调模型

图2.3中SL（t）为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。

即频率相同时域分析如下：

（式2-3）

Sp（t）经过低通滤波器LPF，滤掉高频成份，

为

（式2-4）

频域分析如下：

（式2-5）

式中的H（ω）为LPF的系统函数。

频域分析的过程如图2.4所示。

事实上

本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的，因此，需要讨论

有误差情况下对解调结果的影响。

图2.4DSB信号相干解调过程示意图

三、详细设计步骤

1.查阅MATLAB相关函数的应用，根据设计要求利用matlab产生我们需要的信号。

2.利用MATLAB相关函数对信号调制和解调

信号DSB调制采用MATLAB函数modulate实现，其函数格式为：

Y=MODULATE（X,Fc,Fs,METHOD,OPT）

X为基带调制信号，Fc为载波频率，Fs为抽样频率，METHOD为调制方式选择，DSB调制时为’am’，OPT在DSB调制时可不选，Fs需满足Fs>2*Fc+BW，BW为调制信号带宽。

DSB信号解调采用MATLAB函数demod实现，其函数使用格式为：

X=DEMOD（Y,Fc,Fs,METHOD,OPT）

Y为DSB已调信号，Fc为载波频率，Fs为抽样频率，METHOD为解调方式选择，DSB解调时为’am’，OPT在DSB调制时可不选。

观察信号频谱需对信号进行傅里叶变换，采用MATLAB函数fft实现，其函数常使用格式为：

Y=FFT（X,N），X为时域函数，N为傅里叶变换点数选择，一般取值

。

频域变换后，对频域函数取模，格式：

Y1=ABS（Y），再进行频率转换，转换方法：

f=（0:

length（Y）-1）’*Fs/length（Y）

分析解调器的抗噪性能时，在输入端加入高斯白噪声，采用MATLAB函数awgn实现，其函数使用格式为：

Y=AWGN（X,SNR），加高斯白噪声于X中，SNR为信噪比，单位为dB，其值在假设X的功率为0dBM的情况下确定。

信号的信噪比为信号中有用的信号功率与噪声功率的比值，根据信号功率定义，采用MATLAB函数var实现，其函数常使用格式为：

Y=VAR（X），返回向量的方差，则信噪比为:

SNR=VAR（X1）/VAR（X2）。

绘制曲线采用MATLAB函数plot实现，其函数常使用格式：

PLOT（X，Y），X为横轴变量，Y为纵轴变量，坐标范围限定AXIS（[x1x2y1y2]），轴线说明XLABEL（‘‘）和YLABEL（‘‘）。

3.设计程序

Fs=500000;%抽样频率

t=[0:

1/Fs:

0.0004];%抽样间隔

Fc=100000;%载波频率

f=10000;%调制频率

w0=Fc*2*pi*t;

w1=f*2*pi*t;

k=0.5;%调制系数

b=3;

uc=b*cos（w0）;%调频信号

a=2;

mes=a*cos（w1）;%调制信号

t1=[0:

0.0000001:

0.00005];

uc1=b*cos（Fc*2*pi*t1）;

Yc=fft（uc）;

Yc=abs（Yc（1:

length（Yc）/2+1））;%调频信号频谱

frqYc=（0:

length（Yc）-1）*Fs/length（Yc）/2;

figure

（1）

subplot（1,2,1）

plot（t1,uc1）

title（'载波信号'）

xlabel（'时间：

s'）

ylabel（'幅度'）

subplot（1,2,2）

plot（frqYc,Yc）

title（'载波信号频谱'）

%axis（[0500000max（Yc）]）;

xlabel（'频率：

hz'）

gridon

Y1=fft（mes）;

Y1=abs（Y1（1:

length（Y1）/2+1））;%调制信号频谱

frqY1=（0:

length（Y1）-1）*Fs/length（Y1）/2;

figure

（2）

subplot（1,2,1）

plot（t,mes）

title（'调制信号'）

xlabel（'时间：

s'）

ylabel（'幅度'）

subplot（1,2,2）

plot（frqY1,Y1）

title（'调制信号频谱'）

axis（[0500000max（Y1）]）;

xlabel（'频率：

hz'）

gridon

Udsb=k*mes.*uc;%已调信号

Y2=fft（Udsb）;%已调信号频谱

Y2=abs（Y2（1:

length（Y2）/2+1））;

frqY2=（0:

length（Y2）-1）*Fs/length（Y2）/2;

figure（3）

plot（t,Udsb）

title（'已调信号'）

xlabel（'时间：

s'）

ylabel（'幅度'）

figure（4）

plot（frqY2,Y2）

title（'已调信号频谱'）

axis（[02000000max（Y2）]）;

xlabel（'频率：

hz'）

gridon

Udsb1=awgn（Udsb,30）;%加噪声

Ddsb=demod（Udsb1,Fc,Fs,'am'）;%解调信号

Y3=fft（Ddsb）;%解调信号频谱

Y3=abs（Y3（1:

length（Y3）/2+1））;

frqY3=[0:

length（Y3）-1]*Fs/length（Y3）/2;

figure（5）

subplot（1,2,1）

plot（t,Ddsb）

title（'解调信号'）

xlabel（'时间：

s'）

ylabel（'幅度'）

subplot（1,2,2）

plot（frqY3,Y3）

title（'解调信号频谱'）

axis（[0500000max（Y3）]）;

xlabel（'频率：

hz'）

gridon

四、设计结果及分析

根据设计要求设置载波输入为3v，100Khz（如图4.1）；调制信号为2v，10Khz（如图4.2）；设计中根据调制与解调原理得到仿真结果如下图：

图4.1载波信号时域、频域图

图4.2调制信号时域、频域图

图4.3已调信号时域图

图4.4已调信号频域图

图4.5解调信号时域、频域图

由图可知，双边带调制是对基带信号的线性频谱搬移，调制前后频谱仅仅是位置发生了改变，频谱形状没有太大的改变。

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）的调制与解调。

五、体会

本设计要求采用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。

通过设计完成了题目的要求。

本次设计，首先针对题目进行分析，将所涉及的波形，频谱及相关函数做了研究，大体撒谎能够把握了设计的流程以及思路。

再通过查阅相关资料，能对相关的知识做正确的记录，以便随时查看。

在设计过程中，充分的利用matlab的相关函数，使自己掌握了更多有用的函数。

通过查看函数的用法以及例题可以正确的实现本设计的部分函数的编写。

同时本设计中所运用的通信原理中的自相关函数与功率频密度函数的知识也在设计过程中得到了正确的理解，并且成功的实现了图形的绘制。

在设计过程中，也遇到了许多的困难。

如原始波形的频谱应该是方波，可结果却只是一条直线，经过分析，原来是采样点过少，同时在设计时也要随时考虑到数字信号处理中所学的抽样频率必须大于两倍信号谱的最高频率（FS.>2FH）以及抽样点数N大于M点的有限长序列。

这样就成功的将matlab，通信原理和数字信号处理有机的结合在一起。

此外在分析所设计的图中，根据相关的通信原理知识可以对结果作出判断，这样就提高了自己的相关知识，同时加深了对matlab的运用。

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！

同时真诚感谢詹曦老师给予的大力支持和帮助

六、参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜.通信原理.北京：

国防工业出版社，2006

[2]达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：

北京邮电大学出版社，2003

[3]徐远明.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安：

西安电子科技大学出版社，2005

[4]张化光,孙秋野.MATLAB/Simulink实用教程.北京：

人民邮电出版社，2009

[5]邓华．MATLAB通信仿真及应用实例详解．北京：

国防工业出版社，2003