通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：題目： 模擬線性調(diào)制系統(tǒng)的模擬線性調(diào)制系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真分析建模、設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真分析學(xué)學(xué) 院院 xx 專業(yè)班級(jí)專業(yè)班級(jí) xx 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 xx 學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生學(xué)號(hào) xx 提交日期提交日期 2015.6.282015.6.28 目目 錄錄11 設(shè)計(jì)目的.22 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo).23 設(shè)計(jì)內(nèi)容.23.1 線性調(diào)制的一般原理 .23.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)制 AM.33.2.1 AM 調(diào)制工作原理.33.2.2 AM 調(diào)制解調(diào)仿真電路.43.2.3 AM 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析.53.3 雙邊帶調(diào)制 DSB.73.3.1 DSB 調(diào)制解調(diào)工作

2、原理.73.3.2 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路.83.3.3 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析.93.4 單邊帶調(diào)制 SSB.113.4.1 SSB 調(diào)制解調(diào)工作原理.113.4.2 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路.133.4.3 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析.134 本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議.165 總結(jié).16參考文獻(xiàn).1622 2 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的(1) 使學(xué)生掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理； (2) 培養(yǎng)學(xué)生掌握電路設(shè)計(jì)的基本思路和方法； (3) 能提高學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解能力；(4) 能提高和挖掘?qū)W生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力即創(chuàng)新能力；(5) 提高學(xué)生的科技論文寫(xiě)作能力。2 2 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

3、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)(1) 學(xué)習(xí) SystemView 仿真軟件； (2) 對(duì)需要仿真的通信系統(tǒng)各功能模塊的工作原理進(jìn)行分析；(3) 提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選用合適的模塊； (4) 對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真;(5) 并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。3 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容3.13.1 線性調(diào)制的一般原理線性調(diào)制的一般原理模擬調(diào)制系統(tǒng)可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制，本課程設(shè)計(jì)只研究線性調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。線性調(diào)制系統(tǒng)中，常用的方法有 AM 調(diào)制，DSB 調(diào)制，SSB調(diào)制。線性調(diào)制的一般原理：載波：)cos()(0tAtsc調(diào)制信號(hào)：)cos()()(0ttAmtscm式中基帶信號(hào)。tm線性調(diào)制器的一般模型如圖 3-

4、1 3在該模型中，適當(dāng)選擇帶通濾波器的沖擊響應(yīng)，便可以得到各種線性調(diào)th制信號(hào)。線性解調(diào)器的一般模型如圖 3-2。圖 3-2 線性解調(diào)系統(tǒng)的一般模型其中已調(diào)信號(hào)，信道加性高斯白噪聲。tsmtn3.23.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制 AMAM 3.2.13.2.1 AMAM 調(diào)制工作原理調(diào)制工作原理（1）調(diào)制原理如果輸入基帶信號(hào)含直流分量，則它可以表示為與之和，其中，tm0mtm是的直流分量，是表示消息變化的交流分量，且假設(shè)也是理想0mtmtmth帶通濾波器的沖激響應(yīng)，如果滿足，則信號(hào)為調(diào)幅（AM）信號(hào)，max0)(tmm其時(shí)域表示形式為： 00coscoscosmcccstmm ttmtm

5、 tt其對(duì)應(yīng)的頻域表示式為：102( ) ()()()()mccccSmMM 式中 。( )( )Mm t（2）解調(diào)原理通常 AM 信號(hào)可以用相干解調(diào)（同步檢測(cè)）和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）兩種方法進(jìn)行解調(diào)。由 AM 信號(hào)的頻譜可知，如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號(hào)頻譜，從而恢復(fù)出原始信號(hào)。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波，可得21100022( ) cos()( )cos( )( )cos2AMcccsttAm ttAm tAm tt由上式可知，只要用一個(gè)低通濾波器，就可以將第 1 項(xiàng)與第 2 項(xiàng)分離，無(wú)4失真的恢

6、復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)：102( )Am t本設(shè)計(jì)采用了相干解調(diào)的方法進(jìn)行解調(diào)，其原理框圖如圖 3-3 所示。圖 3-3 相干解調(diào)原理框圖3.2.23.2.2 AMAM 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 AM 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖3-4 所示。圖 3-4 AM 調(diào)制解調(diào)仿真電路具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：Token12、14:正弦載波信號(hào)，幅度為 1V,頻率為 300HZ;Token1：增益為 2；Token2、9：乘法器；Token6、7：加法器；Token4：正弦基帶信號(hào)，幅度為 1V，頻率 10HZ;5Token10:低通濾波器，截止頻率為 12HZ

7、,極點(diǎn)數(shù)為 3。采樣頻率=3000HZ，采樣點(diǎn)數(shù)=1024。3.2.33.2.3 AMAM 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析仿真后的波形如圖 3-5 所示：圖 3-5（a） 載波信號(hào)圖 3-5（b） 基帶信號(hào)6圖 3-5（c） AM 已調(diào)信號(hào)圖 3-5（d） AM 解調(diào)信號(hào)圖 3-5 AM 調(diào)制解調(diào)波形圖其中基帶信號(hào)頻譜、已調(diào)信號(hào)頻譜及解調(diào)后信號(hào)頻譜如下圖 3-6 所示:圖 3-6（a） 載波信號(hào)頻譜圖7圖 3-6（b） 基帶信號(hào)頻譜圖圖 3-6（c） AM 已調(diào)信號(hào)頻譜圖圖 3-6（d） AM 解調(diào)信號(hào)頻譜圖圖 3-6 頻譜比較圖分析：AM 調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖 3-5 可

8、以看出，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅值隨基帶信號(hào)變化而呈正比地變化；由圖 3-6 可以看出，在頻譜結(jié)構(gòu)上，8它完全是基帶信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。用相干解調(diào)法解調(diào)出來(lái)的信號(hào)與基帶信號(hào)基本一致，實(shí)現(xiàn)了無(wú)失真?zhèn)鬏敗?.33.3 雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制 DSBDSB3.3.13.3.1 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)工作原理調(diào)制解調(diào)工作原理（1）調(diào)制原理在圖 3-1 中，如果輸入的基帶信號(hào)沒(méi)有直流分量，且 是理想的帶通濾( )h t波器，則該基帶信號(hào)與載波相乘就得到雙邊帶信號(hào)（DSB 信號(hào)） ，或稱雙邊帶抑制載波信號(hào)。其表達(dá)式為 ( )cosmcstm tt（2）解調(diào)原理DSB 信號(hào)只能用相干解調(diào)的方法進(jìn)行解

9、調(diào)，DSB 信號(hào)的解調(diào)模型與 AM 信號(hào)相干解調(diào)時(shí)完全相同。此時(shí),乘法器輸出為： 21122( ) cos( )cos( )( )cos2DSBcccsttm ttm tm tt經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得 12( )( )om tm t即無(wú)失真地恢復(fù)出了基帶信號(hào)。3.3.23.3.2 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 DSB 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖7 所示。9圖 3-7 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路圖具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：Token12、14:正弦載波信號(hào)，幅度為 1V,頻率為 300HZ;Token15：增益為 0；Token2、9：乘

10、法器；Token16、7：加法器；Token4：正弦基帶信號(hào)，幅度為 1V，頻率 10HZ;Token10:低通濾波器，截止頻率為 12HZ,極點(diǎn)數(shù)為 3。采樣頻率=3000HZ，采樣點(diǎn)數(shù)=1024。3.3.33.3.3 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析仿真后的波形如圖 3-8 所示：圖 3-8（a） 載波信號(hào)10圖 3-8（b） 基帶信號(hào)圖 3-8（c） DSB 已調(diào)信號(hào)圖 3-8（d） DSB 解調(diào)信號(hào)圖 3-8 DSB 調(diào)制解調(diào)波形圖其中解調(diào)后信號(hào)頻譜、已調(diào)信號(hào)頻譜及基帶信號(hào)頻譜如下圖 3-9 所示:11圖 3-9（a） 載波信號(hào)頻譜圖圖 3-9（b） 基帶信號(hào)

11、頻譜圖圖 3-9（c） DSB 已調(diào)信號(hào)頻譜圖12圖 3-9（d） DSB 解調(diào)信號(hào)頻譜圖圖 3-9 頻譜比較圖分析：DSB 調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖 3-8 可以看出，在波形上，DSB 調(diào)制信號(hào)有明顯的包絡(luò)，且存在反相點(diǎn), 占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號(hào)的 2 倍；由圖 3-9 可以看出，在頻譜上，DSB 信號(hào)不存在載波分量，即沒(méi)有離散譜，只有上下邊帶兩部分，調(diào)制效率為 100%，即全部功率都用于信息傳輸。由于 DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因此采用相干解調(diào)，低通濾波器的截止頻率為 12Hz，經(jīng)相干解調(diào)后，與原信號(hào)波形一致，稍微存在一些延時(shí)。3.43.4 單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)

12、制 SSBSSB3.4.13.4.1 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)工作原理調(diào)制解調(diào)工作原理（1）調(diào)制原理雙邊帶已調(diào)信號(hào)包含有兩個(gè)邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個(gè)邊帶包含的信息相同，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個(gè)邊帶的調(diào)制方式。故易知在 DSB 調(diào)制后加適當(dāng)截止頻率的高通或低通濾波器便可產(chǎn)生相應(yīng) SSB 信號(hào)。通過(guò)低通濾波器后產(chǎn)生的下邊帶 SSB 信號(hào)，表達(dá)式為：ttmttmtsccmsin5.0cos5.0通過(guò)高通濾波器后產(chǎn)生的上邊帶 SSB 信號(hào)，表達(dá)式為：ttmttmtsccmsin5.0cos5.0原理圖如圖 3-10 所示。13圖 3-10 SSB

13、調(diào)制系統(tǒng)原理圖但是由于濾波器的截止特性不理想，這里采用移相法來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)調(diào)制信號(hào)的單頻信號(hào)，載波為，則調(diào)制后的雙邊tAtfmmcos)(ttcccos)(帶時(shí)域波形為2/coscoscoscostwwAtwwAttAtsmcmmcmcmmDSB保留上邊帶，波形為2/sinsincoscos2/costwtwtwtwAtwwAtsmcmcmmcmUSB保留下邊帶，波形為2/sinsincoscos2/costwtwtwtwAtwwAtsmcmcmmcmlSB上兩式中的第一項(xiàng)與調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的乘積成正比，稱為同相分量；而第二項(xiàng)的乘積則是調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)分別移相 90后相乘的結(jié)果，稱為正交分量。

14、因此移相法的原理圖如圖 3-11 所示。圖 3-11 SSB 移相法原理圖（2）解調(diào)原理SSB 調(diào)制信號(hào)只能用相干解調(diào)方法解調(diào)。解調(diào)原理和 AM 的線性解調(diào)原理相同，解調(diào)原理圖如圖 3-3 所示。3.4.23.4.2 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 SSB 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖3-12 所示。14圖 3-12 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路圖具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：Token0:正弦基帶信號(hào)，幅度為 0.5V,頻率為 10HZ;Token1、3、8：乘法器； Token5、6：加法器；Token4：相反器；Token2、11：正弦載波信號(hào)

15、，幅度為 1V，頻率 300HZ;Token10:低通濾波器，截止頻率為 10HZ,極點(diǎn)數(shù)為 2。采樣頻率=3000HZ，采樣點(diǎn)數(shù)=1024。3.4.33.4.3 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果與分析仿真后的波形如圖 3-13 所示：圖 3-13（a） SSB 下邊帶已調(diào)信號(hào)15圖 3-13（b） SSB 上邊帶已調(diào)信號(hào)圖 3-13（c） SSB 下邊帶解調(diào)信號(hào)圖 3-13 SSB 調(diào)制解調(diào)波形圖其中解調(diào)后信號(hào)頻譜、上邊帶信號(hào)頻譜、下邊帶信號(hào)頻譜及如下圖 3-14 所示：圖 3-14（a） SSB 下邊帶已調(diào)信號(hào)頻譜圖16圖 3-14（b） SSB 上邊帶已調(diào)信號(hào)頻譜圖圖

16、 3-14（c） SSB 下邊帶解調(diào)信號(hào)頻譜圖圖 3-14 頻譜比較圖分析：SSB 調(diào)制信號(hào)與 DSB 調(diào)制信號(hào)的波形及頻譜基本一致，與 DSB 相比較，SSB 信號(hào)是將雙邊帶信號(hào)中的一個(gè)邊帶濾掉而形成的，只包含了一個(gè)邊帶的信號(hào)，節(jié)省了帶寬資源，調(diào)制效率仍是 100%，帶寬利用率高。由于 SSB 信號(hào)的包絡(luò)也不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因此采用相干解調(diào)，經(jīng)相干解調(diào)后的波形與原輸入波形一致，有稍微的延時(shí)。4 4 本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議（1） 在仿真圖中加入加性噪聲，了解噪聲對(duì)信號(hào)的影響；（2） 可以做殘留邊帶調(diào)制 VSB,了解 VSB 與其他調(diào)制方式的優(yōu)劣點(diǎn)；（3） 做一個(gè)項(xiàng)目，如超外差式收音機(jī)，在實(shí)踐中尋找不同；（4） 在仿真圖中，多試幾個(gè)值，了解仿真圖形的細(xì)微變化；（5） 拓展學(xué)習(xí)，了解角度調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)。175 5 總結(jié)總結(jié)AM 調(diào)制、DSB 調(diào)制、SSB 調(diào)制是常用的模擬調(diào)制方式，從傳輸帶寬的角度講，AM 調(diào)制和 DSB 調(diào)制是信號(hào)帶寬的 2 倍，而 SSB 調(diào)制僅是 AM 調(diào)制和 DSB 調(diào)制系統(tǒng)帶寬的一