《數(shù)字信號(hào)處理》課程設(shè)計(jì)(2013)

1、 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)書適用專業(yè)： 通信工程、電子信息工程 教師姓名： 余尤好 莆田學(xué)院電信系電信教研室2011.02目 錄設(shè)計(jì)一 正余弦信號(hào)的譜分析1設(shè)計(jì)二 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3設(shè)計(jì)三 語(yǔ)音信號(hào)濾波處理6設(shè)計(jì)四 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)7設(shè)計(jì)五 倒頻系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用11數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 莆田學(xué)院電信系設(shè)計(jì)一 正余弦信號(hào)的譜分析【一】 設(shè)計(jì)目的1. 用DFT實(shí)現(xiàn)對(duì)正余弦信號(hào)的譜分析；2. 觀察DFT長(zhǎng)度和窗函數(shù)長(zhǎng)度對(duì)頻譜的影響；3. 對(duì)DFT進(jìn)行譜分析中的誤差現(xiàn)象獲得感性認(rèn)識(shí)?！径?設(shè)計(jì)原理一、譜分析原理數(shù)字信號(hào)處理方法的一個(gè)重要用途是在離散時(shí)間域中確定一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻

2、譜，通常稱為頻譜分析，更具體地說(shuō)，它也包括確定能量譜和功率譜。數(shù)字頻譜分析可以應(yīng)用在很廣闊領(lǐng)域，頻譜分析方法是基于以下的觀測(cè)：如果連續(xù)時(shí)間信號(hào)是頻帶有限的，那么對(duì)其離散時(shí)間等效信號(hào)的DFT進(jìn)行譜分析。然而，在大多數(shù)情況下，是在范圍內(nèi)定義的，因此也就定義在的無(wú)線范圍內(nèi)，要估計(jì)一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)信號(hào)的頻譜是不可能的。實(shí)用的方法是：先讓模擬連續(xù)信號(hào)通過(guò)一個(gè)抗混疊的模擬濾波器，然后把它采樣成一個(gè)離散序列。假定反混疊濾波器的設(shè)計(jì)是正確的，則混疊效應(yīng)可以忽略，又假設(shè)A/D變換器的字長(zhǎng)足夠長(zhǎng)，則A/D變換中的量化噪聲也可忽略。假定表征正余弦信號(hào)的基本參數(shù)，如振幅、頻率和相位不隨時(shí)間改變，則此信號(hào)的傅立葉變換可以用計(jì)

3、算它的DTFT得到 （1.1）實(shí)際上無(wú)限長(zhǎng)序列首先乘以一個(gè)長(zhǎng)度為M的窗函數(shù)，使它變成一個(gè)長(zhǎng)為M的有限長(zhǎng)序列，對(duì)求出的DTFT 應(yīng)該可以作為原連續(xù)模擬信號(hào)的頻譜估計(jì)，然后求出在區(qū)間等分為N點(diǎn)的離散傅立葉變換DFT。為保證足夠的分辨率，DFT的長(zhǎng)度N選的比窗長(zhǎng)度M大，其方法是在截?cái)嗔说男蛄泻竺嫜a(bǔ)上NM個(gè)零。計(jì)算采用FFT算法。二、MATLAB函數(shù)介紹1. 輸入函數(shù)input( ) 格式：R=input(string) 功能：在屏幕上顯示input括號(hào)后的string內(nèi)容，提示用戶從鍵盤輸入某值，并將輸入的值賦給R。例如，在命令窗口輸入R=input(How many apples) 會(huì)顯示How

4、many apples 從鍵盤輸入 3 會(huì)顯示 R=32. 一維快速傅里葉變換函數(shù)fft( ) 格式： y=fft(x) y=fft(x,n) 說(shuō)明：fft函數(shù)用于計(jì)算矢量或矩陣的傅里葉變換。幅度函數(shù)abs() 格式：abs（X） 功能：對(duì)X取絕對(duì)值，當(dāng)X是復(fù)數(shù)時(shí)，得到X的復(fù)模值。 例1-1 對(duì)余弦序列進(jìn)行8點(diǎn)譜分析，繪出序列和幅頻特性曲線。 MATLAB命令如下：N=input('輸入譜分析的長(zhǎng)度')n=0:N-1;x=cos(pi*n/4);subplot(1,2,1),stem(n,x) %繪制序列的波形xlabel('n');ylabel('x1

5、(n)'); title('余弦序列');X=abs(fft(x,N); %求余弦序列的N點(diǎn)FFTsubplot(1,2,2)k=0:N-1;stem(k,X) %繪制序列的幅頻特性曲線xlabel('k');ylabel('X(k)'); string=num2str(N),'點(diǎn)FFT幅頻曲線'title(string);程序運(yùn)行結(jié)果如圖1.1所示。 圖1.1 例1-1的運(yùn)行結(jié)果【三】 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 對(duì)一個(gè)頻率為10Hz，采樣頻率為64Hz的32點(diǎn)余弦序列進(jìn)行譜分析，畫出其頻譜圖；若將頻率改為11Hz，其他參數(shù)不變，重新

6、畫出該序列的頻譜圖，觀察頻率泄漏現(xiàn)象，分析原因。2. 考察DFT的長(zhǎng)度對(duì)雙頻率信號(hào)頻譜分析的影響。設(shè)待分析的信號(hào)為 （1.2） 令兩個(gè)長(zhǎng)度為16的正余弦序列的數(shù)字頻率為及。取N為四個(gè)不同值16，32，64，128。畫出四個(gè)DFT幅頻圖，分析DFT長(zhǎng)度對(duì)頻譜分辨率的影響。3. 在上題中若把兩個(gè)正弦波的頻率取得較近，令，試問(wèn)怎樣選擇FFT參數(shù)才能在頻譜分析中分辨出這兩個(gè)分量？【四】課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)按要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。 1. 課程設(shè)計(jì)目的2. 課程設(shè)計(jì)要求。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。4. 調(diào)試分析。5. 結(jié)果分析與體會(huì)。6. 附錄或參考資料。設(shè)計(jì)

7、二 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)【一】設(shè)計(jì)目的1. 熟悉IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和方法；2. 學(xué)會(huì)調(diào)用MATLAB信號(hào)處理工具箱中的濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)設(shè)計(jì)各種IIR和FIR數(shù)字濾波器，學(xué)會(huì)根據(jù)濾波要求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)；3. 掌握用IIR和FIR數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法，并能繪制濾波器的幅頻特性、相頻特性；4. 通過(guò)觀察濾波器的輸入、輸出信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜，建立數(shù)字濾波的概念。【二】設(shè)計(jì)原理 抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （2.1）其中，稱為載波，為載波頻率，稱為單頻調(diào)制信號(hào)，為調(diào)制正弦波信號(hào)頻率，且滿足>。由（2.1）式可見(jiàn)，所謂抑制載波單頻調(diào)制信號(hào)，就是兩

8、個(gè)正弦信號(hào)相乘，它有2個(gè)頻率成分：和頻+，差頻-，這兩個(gè)頻率成分關(guān)于載波頻率對(duì)稱。所以，1路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖是關(guān)于載波頻率對(duì)稱的兩根譜線。顯然，當(dāng)調(diào)制頻率和（或）載波頻率不同時(shí)，可以得到包含不同頻率成分的單頻調(diào)幅信號(hào)，將幾路不同頻率成分的單頻調(diào)幅信號(hào)相加后形成混合信號(hào)，產(chǎn)生復(fù)合信號(hào)的函數(shù)mstg程序范例如下：function st=mstg%產(chǎn)生信號(hào)序列st，并顯示st的時(shí)域波形和頻譜%st=mstg返回三路調(diào)幅信號(hào)相加形成的混合信號(hào)，長(zhǎng)度N=800N=800; %信號(hào)長(zhǎng)度N為800Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采樣頻率Fs=10kHz，Tp為采樣時(shí)間t=0:T

9、:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp; fc1=Fs/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)載波頻率fc1=1000Hzfm1=fc1/10; %第1路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm1=100Hzfc2=Fs/20; %第2路調(diào)幅信號(hào)載波頻率fc2=500Hzfm2=fc2/10; %第2路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm2=50Hzfc3=Fs/40; %第3路調(diào)幅信號(hào)載波頻率fc3=250Hzfm3=fc3/10; %第3路調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制信號(hào)頻率fm3=25Hzxt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %產(chǎn)生第1路調(diào)幅信號(hào)xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos

10、(2*pi*fc2*t); %產(chǎn)生第2路調(diào)幅信號(hào)xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %產(chǎn)生第3路調(diào)幅信號(hào)st=xt1+xt2+xt3; %三路信號(hào)相加，得到復(fù)合信號(hào)fxt=fft(st,N); %計(jì)算信號(hào)st的頻譜%以下為繪圖命令subplot(2,1,1);plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');axis(0,Tp,min(st),max(st);title('(a)s(t)的波形')subplot(2,1,2);stem(f,abs(fxt)/max(a

11、bs(fxt),'.');grid;title('(b)s(t)的頻譜')axis(0,Fs/8,0,1.2);xlabel('f/Hz');ylabel('幅度');該函數(shù)產(chǎn)生由三路已知載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，并繪圖顯示st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線如圖2.1所示。(a) s(t)的波形(b) s(t)的頻譜圖2.1 三路調(diào)幅信號(hào)st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線 由圖2.1可見(jiàn)，三路信號(hào)時(shí)域混疊無(wú)法在時(shí)域進(jìn)行分離，但頻域是分離的。容易看出，這三路調(diào)幅信號(hào)的載波頻率分別為250Hz、500Hz和1000Hz，因此可以通過(guò)設(shè)計(jì)

12、合適的濾波器的方法在頻域分離，這就是本設(shè)計(jì)的目的?！救吭O(shè)計(jì)內(nèi)容1. 調(diào)用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號(hào)相加構(gòu)成的復(fù)合信號(hào)st，觀察st的時(shí)域波形和幅頻特性曲線；2. 通過(guò)觀察st的幅頻特性曲線，分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號(hào)的三個(gè)濾波器（低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器）的通帶截止頻率和阻帶截止頻率；假定要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB，阻帶最小衰減為60dB，編程調(diào)用MATLAB濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)分別設(shè)計(jì)這三個(gè)數(shù)字濾波器，并繪圖顯示其幅頻特性曲線。3. 用所設(shè)計(jì)的三個(gè)濾波器分別對(duì)復(fù)合信號(hào)st進(jìn)行濾波，分離出st中的三路不同載波頻率的調(diào)幅信號(hào)，并繪圖顯示濾波

13、后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，觀察分離效果?！舅摹空n程設(shè)計(jì)報(bào)告要求完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)按要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。 1. 課程設(shè)計(jì)目的2. 課程設(shè)計(jì)要求。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。4. 調(diào)試分析。5. 結(jié)果分析與體會(huì)。6. 附錄或參考資料。設(shè)計(jì)三 語(yǔ)音信號(hào)濾波處理【一】設(shè)計(jì)目的1. 了解語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生、采集，能繪制語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線及頻譜圖；2. 學(xué)會(huì)用MATLAB對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析和處理；3. 掌握用濾波器去除語(yǔ)音信號(hào)噪聲的方法，觀察去噪前后的語(yǔ)音信號(hào)?！径吭O(shè)計(jì)原理1. 語(yǔ)音信號(hào)的采集在MATLAB軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread（ ）對(duì)語(yǔ)音信號(hào)采集，并記錄采樣頻

14、率和采樣點(diǎn)數(shù)。將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)算的有限長(zhǎng)序列。wavread函數(shù)的調(diào)用格式如下：y=wavread(file)讀取file所規(guī)定的wav文件，返回采樣值放在向量y中。y,fs=wavread(file)采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率（Hz）。 2. 用FFT作譜分析FFT即快速傅立葉變換，它是從DFT運(yùn)算中發(fā)展起來(lái)的，利用系數(shù) 的對(duì)稱性和周期性減少運(yùn)算量。長(zhǎng)度為N的序列直接計(jì)算DFT需要次復(fù)乘和次復(fù)加，而用FFT進(jìn)行運(yùn)算一般需要次復(fù)乘和次復(fù)加，從而使DFT的運(yùn)算大大簡(jiǎn)化。用FFT對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行譜分析的步驟如下：Sc(t)LPFA/DDFT 圖3.1 連續(xù)信號(hào)譜分析過(guò)程引入前置

15、低通濾波器LPF是為了消除或減少時(shí)域連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成序列時(shí)可能出現(xiàn)的頻譜混疊現(xiàn)象。表示時(shí)域有限的窗函數(shù)。3.設(shè)計(jì)濾波器去除語(yǔ)音信號(hào)的噪聲 通過(guò)wavread（）函數(shù)將語(yǔ)音信號(hào)讀入，通過(guò)頻率采樣及fft ( )產(chǎn)生信號(hào)，并對(duì)之加噪，通過(guò)窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器濾掉該語(yǔ)音信號(hào)的噪聲，對(duì)比濾波前后的語(yǔ)音波形和頻譜?！救吭O(shè)計(jì)內(nèi)容1. 利用Windows下的錄音機(jī)錄制一段自己的話音，時(shí)間在1s內(nèi)。然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用wavread函數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)；2. 畫出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，對(duì)采樣后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特性；對(duì)語(yǔ)音信號(hào)分別加入正弦噪聲和

16、白噪聲，畫出加噪信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖；3. 根據(jù)對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)譜分析的結(jié)果，確定濾除噪聲所需濾波器的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)合適的數(shù)字濾波器，并畫出濾波器的頻域響應(yīng)；4. 用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，在同一個(gè)窗口畫出濾波前后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；利用sound(x)回放語(yǔ)音信號(hào)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果；5. *為使編制的程序操作方便，設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)處理用戶界面。在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波器的類型，輸入濾波器的參數(shù)，顯示濾波器的頻率響應(yīng)，選擇信號(hào)等。【四】課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)按要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。 1.

17、 課程設(shè)計(jì)目的2. 課程設(shè)計(jì)要求。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。4. 調(diào)試分析。5. 結(jié)果分析與體會(huì)。6. 附錄或參考資料。設(shè)計(jì)四 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)【一】設(shè)計(jì)目的1. 通過(guò)該設(shè)計(jì)，掌握調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的原理及編程實(shí)現(xiàn)的方法。2. 在掌握相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證不同振幅調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提高進(jìn)行信號(hào)分析和處理的能力?！径吭O(shè)計(jì)原理兩個(gè)信號(hào)在時(shí)域的乘法運(yùn)算通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制，即由一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某一個(gè)參量。例如用一個(gè)低頻的正弦波信號(hào)去控制另一個(gè)頻率較高的正弦波信號(hào)的幅值，則產(chǎn)生一個(gè)振幅調(diào)制信號(hào)，MATLAB程序范例如下：%用頻率為Fc,采樣頻率為Fs的載波s(t)調(diào)制原

18、信號(hào)x(t)%注意Fs>2*Fc+BW,其中BW為原信號(hào)帶寬,本例中BW=Fm%觀測(cè)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間=1sclear;clf;Fm=10;Fc=100;Fs=1000;N=1000;k=0:N-1;t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);xf=abs(fft(x,N);s=sin(2.0*pi*Fc*t);sf=abs(fft(s,N);y=x.*s;yf=abs(fft(y,N);subplot(2,1,1);plot(t,y);xlabel('時(shí)間(s)');title('已調(diào)信號(hào)y(t)的波形和頻譜');subplot(2,1,2);ste

19、m(yf);xlabel('頻率(H)');信號(hào)的調(diào)制在通信領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，下面介紹幾種常用的振幅調(diào)制方式。一常規(guī)的雙邊帶調(diào)幅（AM）已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：式中外加的直流分量；調(diào)制信號(hào)（也稱未調(diào)信號(hào)）；調(diào)制系數(shù)，它的范圍在（0，1）之間；載波的頻率；載波的初始相位。從頻譜來(lái)看，調(diào)制過(guò)程就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜由低頻搬移到高頻，令為調(diào)制信號(hào)的頻譜，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為由頻域表達(dá)式可見(jiàn)，已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度是調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度的兩倍，同時(shí)，已調(diào)信號(hào)的頻譜中包含有正弦載波分量，即有部分功率消耗在載波上，沒(méi)有用于信息的傳遞，因此常規(guī)雙邊帶調(diào)幅方式效率較低。二抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）DS

20、B是另一種常用的振幅調(diào)制方式，其時(shí)域和頻域的表達(dá)式為：可見(jiàn)，已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度的兩倍，但已調(diào)信號(hào)中不包含載波分量，因此提高了調(diào)制效率。三單邊帶調(diào)幅（SSB）由于DSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。這就又演變出另一種新的調(diào)制方式單邊帶調(diào)制（SSB）。產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法很多，其中最基本的方法是濾波法，系統(tǒng)框圖如圖4.1所示。圖中的為單邊帶濾波器，將DSB信號(hào)通過(guò)單邊帶濾波器得到單邊帶已調(diào)信號(hào)。單邊帶調(diào)幅有上邊帶(USB)和下邊帶(LSB)兩種方式，對(duì)應(yīng)的頻域表達(dá)式為： 可見(jiàn)，已調(diào)信號(hào)的頻

21、帶寬度就是調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度，因此占用頻帶資源相對(duì)較小。圖4.1產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的系統(tǒng)框圖用濾波法形成SSB信號(hào)，原理框圖簡(jiǎn)潔、直觀，但存在的一個(gè)重要問(wèn)題是單邊帶濾波器不易制作。這是因?yàn)?，理想特性的濾波器是不可能做到的，實(shí)際濾波器從通帶到阻帶總有一個(gè)過(guò)渡帶。濾波器的實(shí)現(xiàn)難度與過(guò)渡帶相對(duì)于載頻的歸一化值有關(guān)，過(guò)渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實(shí)現(xiàn)。而一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過(guò)一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)，要求單邊帶濾波器在附近具有陡峭的截止特性即很小的過(guò)渡帶，這就使得濾波器的設(shè)計(jì)與制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。為此，實(shí)際中往往采

22、用多級(jí)調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級(jí)的過(guò)渡帶歸一化值，減小實(shí)現(xiàn)難度。限于篇幅，本節(jié)不作詳細(xì)介紹。四殘留邊帶調(diào)制（VSB）殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。用濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理圖如圖4.2所示。圖4.2產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)的系統(tǒng)框圖圖中的為殘留邊帶濾波器，為了保證相干解調(diào)時(shí)無(wú)失真地得到調(diào)制信號(hào)，殘留邊帶濾波器的傳輸函數(shù)必須滿足它的幾何含義是，殘留邊帶濾波器的傳輸函數(shù)在載頻附近必須具有互補(bǔ)對(duì)稱性。圖4.3示出的是滿足該條件的典型實(shí)例：殘留部分上邊帶時(shí)濾波器的傳遞函數(shù)如圖4.3（a）所示，殘留部

23、分下邊帶時(shí)濾波器的傳遞函數(shù)如圖4.3（b）所示。圖4.3殘留邊帶濾波器特性圖4.3所示的濾波器，可以看作是對(duì)截止頻率為的理想濾波器的進(jìn)行“平滑”的結(jié)果，習(xí)慣上，稱這種“平滑”為“滾降”。顯然，由于“滾降”，濾波器截止頻率特性的“陡度”變緩，實(shí)現(xiàn)難度降低，但濾波器的帶寬變寬。在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了另外一個(gè)邊帶的一部分。對(duì)于具有低頻及直流分量的調(diào)制信號(hào)，用濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制時(shí)所需要的過(guò)渡帶無(wú)限陡的理想濾波器，在殘留邊帶調(diào)制中已不再需要，這就避免了實(shí)現(xiàn)上的困難。由于VSB基本性能接近SSB，而VSB調(diào)制中的邊帶濾波器比SSB中的邊帶濾波器容易實(shí)現(xiàn)，所以VSB調(diào)制在廣播電視、

24、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。振幅解調(diào)的原理振幅解調(diào)是振幅調(diào)制的逆過(guò)程，通常稱為檢波。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。檢波過(guò)程與調(diào)制過(guò)程正好相反。從頻譜來(lái)看，檢波就是將已調(diào)信號(hào)的頻譜由高頻搬移到低頻，然后通過(guò)濾波器，濾除無(wú)用頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號(hào)。檢波器可分為包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類。當(dāng)AM振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律時(shí)，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，所以采用同步檢波方法。即將已調(diào)信號(hào)乘上與發(fā)射端同頻同相載波，進(jìn)行頻率變換，經(jīng)低通濾波恢復(fù)出調(diào)制信

25、號(hào)。【三】設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 根據(jù)范例中給出的調(diào)制信號(hào)和載波，對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行同步檢波（相干解調(diào)），設(shè)計(jì)低通濾波器提取原信號(hào)，畫出解調(diào)信號(hào)的波形和頻譜圖，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。2. 一有限長(zhǎng)度的信號(hào)，其時(shí)域表達(dá)式為用常規(guī)雙邊帶調(diào)幅將其調(diào)制在載波上，假設(shè)，調(diào)制系數(shù)，分別畫出原信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖。3. 信號(hào)，令，載波，用抑制載波雙邊帶調(diào)幅來(lái)調(diào)制信號(hào)；用單邊帶調(diào)幅來(lái)調(diào)制信號(hào)（分別采用上邊帶和下邊帶兩種方式）；對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行同步檢波（解調(diào)）。分別畫出原信號(hào)已調(diào)信號(hào)解調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。思考題：觀察123題中各信號(hào)的包絡(luò)，解釋說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析說(shuō)明各種振幅調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。*設(shè)計(jì)濾波器實(shí)現(xiàn)VSB調(diào)制系統(tǒng)并驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果?！舅摹空n程設(shè)計(jì)報(bào)告要求完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)按要求提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。1. 課程設(shè)計(jì)目的2. 課程設(shè)計(jì)要求。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。4. 調(diào)試分析。5. 結(jié)果分析與體會(huì)。6. 附錄或參考資料。設(shè)計(jì)五 倒頻系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)及