常规双边带幅度调制系统设计及性能分析.doc

常规双边带幅度调制系统设计及性能分析 姓名：郎婷 班级：10电信实验班 学号：一、实验目的 1、熟悉常规双边带幅度调制系统各模块的设计； 2、研究常规双边带幅度调制系统的信号波形、信号频谱、信号带宽、输入信噪 比、输出信噪比及两者之间的关系； 3、掌握 MATLAB 和SIMULINK 开发平台的使用方法； 4、熟悉 Matlab 与Simulink 的交互使用。 二、实验仪器 带有 MATLAB 和SIMULINK 开发平台的微机。 三、实验原理 AM信号产生的原理图如图1所示。AM信号调制器由加法器、乘法器和带通滤波器（BPF）组成。图中带通滤波器的作用是让处在该频带范围内的调幅信号顺利通过，同时抑制带外噪声和各次谐波分量进入下级系统。 图1 AM信号的产生 1．AM信号时域表达式及时域波形图 AM信号时域表达式为，式中为外加的直流分量；为输入调制信号，它的最高频率为，无直流分量；为载波的频率。为了实现线性调幅，必须要求否则将会出现过调幅现象，在接收端采用包络检波法解调时，会产生严重的失真。如调制信号为单频信号时，常定义为调幅指数。 AM信号的波形如图2所示，图中认为调制信号是单频正弦信号，可以清楚地看出AM信号的包络完全反应了调制信号的变化规律。 2．AM信号频域表达式及频域波形图 对AM信号进行傅里叶变换，就可以得到AM信号的频域表达式如下： 式中，是调制信号的频谱。 AM信号的频谱图如图3所示。 通过AM信号的频谱图可以得出以下结论： 调制前后信号的频谱形状没有变化，仅仅是信号频谱的位置发生了变化。（2）AM信号的频谱由位于处的冲激函数和分布在处两边的边带频谱组成。 （3）调制前基带信号的频带宽度为，调制后AM信号的频带宽度变为一般我们把频率的绝对值大于载波频率的信号频谱称为上边带（USB），如图3中阴影所示，把频率的绝对值小于载波频率的信号频谱称为下边带（LSB）。 3．AM信号的解调 AM信号的解调一般有两种方法，一种是相干解调法，也叫同步解调法；另一种是非相干解调法，也叫包络检波法。由于包络检波法电路很简单，而且又不需要本地提供同步载波，因此，对AM信号的解调大都采用包络检波法。 （1）相干解调法 用相干解调法接收AM信号的原理方框如图4所示。 相干解调法一般由带通滤波器（BPF）、乘法器、低通滤波器（LPF）组成。相干解调法的工作原理是：AM信号经信道传输后，必定叠加有噪声，进入BPF后，BPF一方面使AM信号顺利通过，另一方面，抑制带外噪声。AM信号通过BPF后与本地载波相乘，进入LPF。LPF的截止频率设定为（也可以为），它不允许频率大于截止频率的成分通过，因此LPF的输出仅为需要的信号。图中各点信号表达式分别如下： 式中，常数为直流成分，可以方便地用一个隔直电容除去。相干解调中的本地载波是通过对接收到的AM信号进行同步载波提取而获得的。本地载波必须与发送端的载波保持严格的同频同相。相干解调法的优点是接收性能好，但要求在接收端提供一个与发送端同频同相的载波。 （2）非相干解调法 AM信号非相干解调法的原理框图如图5所示，它由BPF、线性包络检波器（linear envelope detector，简称LED）和LPF组成。图中BPF的作用与相干解调法中的BPF作用完全相同；LED把AM信号的包络直接提取出来，即把一个高频信号直接变成低频信号；LPF起平滑作用。包络检波法的优点是实现简单、成本低、不需要同步载波，但系统抗噪声性能较差（存在门限效应）。 四、 2、调制前后信号波形和信号频谱 调制前后信号波形：信噪比=10 调制前后信号频谱： 调制前： 调制后： 信噪比为1、20时输出的波形 信噪比=1 信噪比=20 输出信噪比 输出信噪比和输入信噪比的关系 五、心得体会 本次实验主要是熟悉一下simulink的仿真，一开始主要是建立模型，然后就是设置参数，参数设置好了以后便可以仿真实现所要的实验结果。链接模型的时候还是挺简单的，设置参数，主要不是很懂原理，后来问了同学才得以做好实验。通过这次实验，懂得了如何利用simulink搭建电路框图，在搭建电路框图的过程中，要根据实验要求设置仪器的相关数据；熟悉了常规双边带幅度调制和相干解调的原理；在调制解调过程中，信噪比会影响其调制解调的波形；通过观察得到的信号波形可知，解调后的波形基本上没有失真。相对于信噪比为1 的情况，信噪比为10 的系统解调效果较好，信噪比为20 的系统解调效果更好，说明信噪比越大，系统可靠性越高. 图3 振幅调制频谱 × LPF 图 AM信号的相干解调法 BPFF LPF 图5 AM信号的非相干解调法 BPFF LED 线性包络检波器