模擬線性調(diào)制課程設(shè)計設(shè)計

1、*實踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2011年秋季學(xué)期通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練題 目：基于MATLAB 的線性模擬調(diào)制技術(shù)研究 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘要在本次通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練中，首先描述了調(diào)制與解調(diào)；其次詳細地介紹了線性模擬調(diào)制（普通調(diào)幅AM調(diào)制、雙邊帶DSB調(diào)制、單邊帶SSB調(diào)制、殘留邊帶VSB調(diào)制）；最后利用利用Matlab軟件進行振幅調(diào)制和解調(diào)程序設(shè)計，對AM、DSB、SSB、VSB進行了仿真，輸出顯示調(diào)制信號、載波信號以及已調(diào)信號波形，并輸出顯示三種信號頻譜圖。并進行了分析，與課本上學(xué)到的知識相符。關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)；線性模擬調(diào)制；Matlab仿真目錄前言1第1章 調(diào)制

2、原理及Matlab簡介21.1 調(diào)制原理21.2 MATLAB簡介31.3 MATLAB仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用3第2章 線性模擬調(diào)制52.1 模擬調(diào)制原理52.2 普通調(diào)幅（AM）原理52.3 雙邊帶調(diào)制（DSB）原理82.4單邊帶調(diào)制（SSB）原理92.5 殘留邊帶（VSB）原理11第3章 仿真實現(xiàn)133.1 普通調(diào)幅（AM）仿真與分析133.2 雙邊帶調(diào)制（DSB）仿真與分析153.3 單邊帶調(diào)制（SSB）仿真與分析173.4 殘留邊帶（VSB）仿真與分析18第4章 總結(jié)22參考文獻23前言 通信技術(shù)的發(fā)展歷史堪稱突飛猛進。載波通信、衛(wèi)星通信和移動通信技術(shù)正在向數(shù)字化、智能化、寬帶化發(fā)

3、展。信息的數(shù)字轉(zhuǎn)換處理技術(shù)走向成熟，為大規(guī)模、多領(lǐng)域的信息產(chǎn)品制造和信息服務(wù)創(chuàng)造了條件。從語音、聲音、圖像等信息源直接轉(zhuǎn)換得到的電信號是頻率較低的電信號，其頻譜特點是包括直流分量的低通頻譜。如電話信號的頻率范圍在0.3-3kHz，這些信號可以直接通過架空線、電纜等有線信道傳輸，但不可能在無線信道直接傳輸。另外，這些信號即使可以在有線信道傳輸，但一對線路上只能傳輸一路信號，對信道的利用不經(jīng)濟。為了使低頻信號能夠在像無線信道上傳輸，同時為了使有線信道上同時傳輸多路信號，就需要采用調(diào)制和解調(diào)技術(shù)。 在發(fā)送端把基帶信號頻譜搬移到給定信道通帶內(nèi)的過程稱為調(diào)制，而在接收端把已搬移到給定信道通帶內(nèi)的頻譜還原

4、為基帶信號的過程稱為解調(diào)。調(diào)制和解調(diào)在一個通信系統(tǒng)中是同時出現(xiàn)的，因此將調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)通稱為調(diào)制系統(tǒng)或調(diào)制方式。 調(diào)制和解調(diào)在通信系統(tǒng)中是一個極為重要的組成部分，采用什么樣的調(diào)制與解調(diào)方式將直接影響通信系統(tǒng)的性能。而模擬調(diào)制技術(shù)的原理還可以推廣到數(shù)字調(diào)制中，因此我們有必要對模擬調(diào)制技術(shù)進行研究。第1章 調(diào)制原理及Matlab簡介1.1 調(diào)制原理調(diào)制: 將各種數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字調(diào)制信號(已調(diào)信號或頻帶信號)； 時域定義：調(diào)制就是用基帶信號去控制載波信號的某個或幾個參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號傳輸，而解調(diào)是調(diào)制的反過程，通過具體的方法從已調(diào)信號的參量變化中將恢復(fù)原始的

5、基帶信號。 頻域定義：調(diào)制就是將基帶信號的頻譜搬移到信道通帶中或者其中的某個頻段上的過程，而解調(diào)是將信道中來的頻帶信號恢復(fù)為基帶信號的反過程. 根據(jù)所控制的信號參量的不同，調(diào)制可分為： 調(diào)幅，使載波的幅度隨著調(diào)制信號的大小變化而變化的調(diào)制方式。 調(diào)頻，使載波的瞬時頻率隨著調(diào)制信號的大小而變，而幅度保持不變的調(diào)制方式。 調(diào)相，利用原始信號控制載波信號的相位。 調(diào)制的目的是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘枺@就意味著把基帶信號（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言頻率非常高的代通信號。該信號稱為已調(diào)信號，而基帶信號稱為調(diào)制信號。調(diào)制可以通過使高頻載波隨信號幅度的變化而改變載波的幅度

6、、相位或者頻率來實現(xiàn)。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。在接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘?，也就是將基帶信號從載波中提取出來以便預(yù)定的接受者（信宿）處理和理解的過程。該過程稱為解調(diào)。 計算機內(nèi)的信息是由“0”和“1”組成數(shù)字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號（模擬信號為連續(xù)的，數(shù)字信號為間斷的）。于是，當(dāng)兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設(shè)備負責(zé)數(shù)模的轉(zhuǎn)換。這個數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是我們這里要討論的Modem。計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先由Modem把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號，這個過程稱為“調(diào)制”，也成D/A轉(zhuǎn)換。經(jīng)過調(diào)制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經(jīng)由接收方的

7、Modem負責(zé)把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程我們稱“解調(diào)”，也稱A/D轉(zhuǎn)換。正是通過這樣一個“調(diào)制”與“解調(diào)”的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機之間的遠程通訊。1.2 MATLAB簡介MATLAB是MathWorks公司開發(fā)的一種跨平臺的，用于矩陣數(shù)值計算的簡單高效的數(shù)學(xué)語言，與其它計算機高級語言如C，C+，F(xiàn)ortran，Basic，Pascal等相比，MATLAB語言編程要簡潔得多，編程語句更加接近數(shù)學(xué)描述，可讀性好，其強大的圖形功能和可視化數(shù)據(jù)處理能力也是其它高級語言望塵莫及的。對于具有任何一門高級語言基礎(chǔ)的讀者來說，學(xué)習(xí)MATLAB十分容易。但是，要用好MATLAB

8、卻不是在短時間就可以達到的。這并不是因為MATLAB語言復(fù)雜難懂，而是實際問題的求解往往更多的是需要使用者具備數(shù)學(xué)知識和專業(yè)知識。MATLAB使得人們擺脫了常規(guī)計算機編程的繁瑣，讓人們能夠?qū)⒋蟛糠志ν度氲窖芯繂栴}的數(shù)學(xué)建模上?？梢哉f，應(yīng)用MATLAB這一數(shù)學(xué)計算和系統(tǒng)仿真的強大工具，可以使科學(xué)研究的效率得以成百倍的提高。目前，MATLAB已經(jīng)廣泛用于理工科大學(xué)從高等數(shù)學(xué)到幾乎各門專業(yè)課程之中，成為這些課程進行虛擬實驗的有效工具。在科研部門，MATLAB更是極為廣泛地得到應(yīng)用，成為全球科學(xué)家和工程師進行學(xué)術(shù)交流首選的共同語言。在國內(nèi)外許多著名學(xué)術(shù)期刊上登載的論文，大部分的數(shù)值結(jié)果和圖形都是借助

9、MATLAB來完成的。 與其它高級語言相比較，MATLAB具有獨特的優(yōu)勢：(1) MATLAB是一種跨平臺的數(shù)學(xué)語言。(2) MATLAB是一種超高級語言。(3) MATLAB語法簡單，編程風(fēng)格接近數(shù)學(xué)語言描述，是數(shù)學(xué)算法開發(fā)和驗證的最佳工具。(4) MATLAB計算精度很高。(5) MATLAB具有強大的繪圖功能。(6) MATLAB具有串口操作、聲音輸入輸出等硬件操控能力。(7) MATLAB程序可以直接映射為DSP芯片可接受的代碼，大大提高了現(xiàn)代電子通信設(shè)備的研發(fā)效率。 (8)MATLAB的程序執(zhí)行效率比其它語言低。1.3 MATLAB仿真技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,

10、傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗等分析設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要,通信系統(tǒng)計算機模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性.。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型,利用計算機進行實驗研究的一種方法.它具有利用模型進行仿真的一系列優(yōu)點,如費用低,易于進行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗,以及易于實現(xiàn)完全相同條件下的重復(fù)試驗等。Matlab仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。Matlab是一種交互式的、以矩陣為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)環(huán)境,它用于科學(xué)和工程的計算與可視化。Matlab的編程功能簡單,并且很容易擴展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。應(yīng)用Matlab可方便地解決復(fù)雜數(shù)值計算問題。Matlab具有強大的Simulin

11、k動態(tài)仿真環(huán)境,可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Simulink支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng),也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng);Simulink為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口,它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比,更直觀、方便和靈活。用戶可以在Matlab和Simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包(Communication toolbox,也叫Commlib,通信工具箱)是Matlab語言中的一個科學(xué)性工具包,提供通信領(lǐng)域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計和分析的功能,可以在Matlab環(huán)境下獨立

12、使用,也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的圖形界面功能GUI（Graphical User Interface）能為仿真系統(tǒng)生成一個人機交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。因此，Matlab在通信系統(tǒng)仿真中得到了廣泛應(yīng)用，本文也選用該工具對線性調(diào)制系統(tǒng)進行仿真。第2章 線性模擬調(diào)制2.1 模擬調(diào)制原理模擬調(diào)制是指用來自信源的基帶模擬信號去調(diào)制某個載波，而載波是一個確知的周期性波形。模擬調(diào)制可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制，本文主要研究線性調(diào)制。線性調(diào)制的原理模型如圖2.1所示。設(shè)c(t)=Acos2,調(diào)制信號為m(t),已調(diào)信號為s(t)。m(t)H(t)A oscs(t)圖2.1 線性調(diào)

13、制的遠離模型調(diào)制信號m(t)和載波在乘法器中相乘的結(jié)果為：，然后通過一個傳輸函數(shù)為H(f)的帶通濾波器，得出已調(diào)信號為。從圖2.1中可得已調(diào)信號的時域和頻域表達式為： （2-1）式（2-1）中，M(f)為調(diào)制信號m(t)的頻譜。由于調(diào)制信號m(t)和乘法器輸出信號之間是線性關(guān)系，所以成為線性調(diào)制。帶通濾波器H(f)可以有不同的設(shè)計，從而得到不同的調(diào)制種類。2.2 普通調(diào)幅（AM）原理1、AM信號調(diào)制設(shè)調(diào)制信號m(t)疊加直流分量A后與載波相乘，濾波器為全通濾波器，就形成了AM（調(diào)幅）信號。AM調(diào)制器模型如下圖所示。圖2.2 AM調(diào)制器模型AM信號的時域和頻域表達式分別為 （2-2） （2-3）

14、式中，為外加的直流分量；m(t)可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0，即。AM信號的典型波形和頻譜分別如下圖2.2、2.3所示，圖中假定調(diào)制信號m(t)的上限頻率為。顯然，調(diào)制信號m(t)的帶寬為。圖2.3 AM信號的典型波形和頻譜圖由圖2.3可見，AM信號波形的包絡(luò)與輸入基帶信號m(t)成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號。 但為了保證包絡(luò)檢波時不發(fā)生失真，必須滿足 ，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。由它的頻譜圖可知，AM信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同

15、，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即 式中，為調(diào)制信號m(t)的帶寬，為調(diào)制信號的最高頻率。2、 AM信號解調(diào)調(diào)制過程的逆過程叫做解調(diào)。AM信號的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號還原為調(diào)制信號。 AM信號的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。1）相干解調(diào) 由AM信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復(fù)出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖圖2.4 相干解調(diào)原理圖將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波

16、，得 （2-4）由24知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號 （2-5）相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復(fù)。2）包絡(luò)檢波法 由的波形可見，AM信號波形的包絡(luò)與輸入基帶信號成正比，故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號。包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成，如圖2.5所示。 圖2.5包絡(luò)檢波原理圖上圖為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路及其輸出波形，電路由二極管D、電阻R和電容C組成。當(dāng)RC滿足條件 (2-6)時，包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號的包絡(luò)十分相近，即的波紋，可由LPF

17、濾除。 (2-7)包絡(luò)檢波器輸出的信號中，通常含有頻率為的波紋，可由LPF濾除。圖2.6 串聯(lián)型包絡(luò)檢波器電路及其輸出波形包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點是：解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；解調(diào)電路簡單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號，大大降低實現(xiàn)難度。故幾乎所有的調(diào)幅（AM）式接收機都采用這種電路。綜上所述，可以看出，采用常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制傳輸信息的好處是解調(diào)電路簡單，可采用包絡(luò)檢波法。缺點是調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了大部分功率，白白浪費掉。如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）。2.3 雙邊帶調(diào)制（D

18、SB）原理1、DSB信號調(diào)制在幅度調(diào)制的一般模型中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)，調(diào)制信號m(t)中無直流分量，則輸出的已調(diào)信號就是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號，或稱抑制載波雙邊帶（DSB）調(diào)制信號，簡稱雙邊帶（DSB）信號。DSB調(diào)制器模型如圖2.7所示。可見DSB信號實質(zhì)上就是基帶信號與載波直接相乘，其時域和頻域表示式分別為圖2.7 DSB調(diào)制模型器圖 （2-8） （2-9）可見 ，DSB信號的包絡(luò)不再與m(t)成正比，故不能進行包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)；除不再含有載頻分量離散譜外，DSB信號的頻譜與AM信號的完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。故DSB信號是不帶載波的雙邊帶信號，它的帶寬與AM

19、信號相同，也為基帶信號帶寬的兩倍， 即 式中，為調(diào)制信號帶寬，為調(diào)制信號的最高頻率。2、 DSB信號解調(diào)DSB信號只能運用相干解調(diào)，其模型與AM信號相干解調(diào)時完全相同，如圖2.8所示。此時，乘法器輸出 （2-10）經(jīng)低通濾波器濾除高次項，得即無失真地恢復(fù)出原始電信號。抑制載波的雙邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；調(diào)制電路簡單，僅用一個乘法器就可實現(xiàn)。缺點是占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號的2倍。2.4單邊帶調(diào)制（SSB）原理由于DSB信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的，皆攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，僅傳輸其中一個邊帶就夠了。這就又演變出另一種新的調(diào)制

20、方式單邊帶調(diào)制（SSB）。1、SSB信號調(diào)制產(chǎn)生SSB信號的方法很多，其中最基本的方法有濾波法和相移法。（1）用濾波法形成SSB信號用濾波法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理圖如圖所示，圖中的為單邊帶濾波器。產(chǎn)生SSB信號最直觀方法的是，將設(shè)計成具有理想高通特性或理想低通特性的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個邊帶通過，而濾除另一個邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號時即為，產(chǎn)生下邊帶信號時即為。顯然，SSB信號的頻譜可表示為 (2-11)圖2.8 SSB信號的濾波法產(chǎn)生用濾波法實現(xiàn)SSB信號，原理框圖簡潔、直觀，但存在的一個重要問題是單邊帶濾波器不易制作。這是因為，理想特性的濾波器是不可能做到的，實際濾波器從通帶到阻帶總有

21、一個過渡帶。濾波器的實現(xiàn)難度與過渡帶相對于載頻的歸一化值有關(guān)，過渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實現(xiàn)。而一般調(diào)制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過調(diào)制后得到的DSB信號的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過一個邊帶而濾除另一個，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渡帶，這就使得濾波器的設(shè)計與制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，實際中往往采用多級調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級的過渡帶歸一化值，減小實現(xiàn)難度。（2）用相移法形成SSB信號 可以證明，SSB信號的時域表示式為 （2-12）式中，“”對應(yīng)上邊帶信號，“+”對應(yīng)下邊帶信號；表示把的所有頻率成分均相移， 稱是的希爾伯特變換。

22、根據(jù)上式可得到用相移法形成SSB信號，如圖3-12所示。圖中，為希爾伯特濾波器，它實質(zhì)上是一個寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對中的任意頻率分量均相移。圖2.9 相移法形成SSB信號的模型相移法形成SSB信號的困難在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作，該網(wǎng)絡(luò)要對調(diào)制信號的所有頻率分量嚴格相移，這一點即使近似達到也是困難的。2、SSB信號解調(diào)從SSB信號調(diào)制原理圖中不難看出，SSB信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號成正比，因此SSB信號的解調(diào)也不能采用簡單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)，如圖所示。圖2.10 SSB信號的相干解調(diào)此時，乘法器輸出 （2-13）經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為綜上所述，單邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效

23、率高；頻帶寬度只有雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點是單邊帶濾波器實現(xiàn)難度大。2.5 殘留邊帶（VSB）原理 1、VSB信號調(diào)制VSB調(diào)制的優(yōu)點：解調(diào)時不需要本地載波，容許調(diào)制信號含有很低頻率和直流分量。原理：VSB仍為線性調(diào)制。調(diào)制信號和載波相乘后的頻譜為 （2-14）設(shè)調(diào)制器的濾波器的傳輸函數(shù)為H( f )，則濾波輸出的已調(diào)信號頻譜為 H(f) (2-15)2、VSB信號解調(diào)殘留邊帶調(diào)幅是介于單邊帶信號和已知雙邊帶調(diào)幅之間的一種調(diào)幅方式，對低頻信號保留雙邊帶，對高頻分量部分采用單邊帶方式傳輸。其濾波器的特性應(yīng)滿足如下特性：） （2-16） 殘留邊帶調(diào)制主要優(yōu)點是實現(xiàn)比較簡單，不似單邊帶

24、調(diào)幅的具體實現(xiàn)那樣困難，又比抑制載波雙邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶。其關(guān)鍵在于實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)幅調(diào)制的傳播特性。由于實現(xiàn)比較困難，其應(yīng)用并不廣泛。第3章 仿真實現(xiàn)3.1 普通調(diào)幅（AM）仿真與分析 調(diào)用函數(shù)function f, sf=FFT_SHIFT(t, st)%This function is FFT to calculate a signals Fourier transform%Input: t: sAMpling time , st : signal data. Time length must greater thean 2%output: f : sAMpling frequency ,

25、sf: frequen%output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(t);f=-N/2:N/2-1*df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);AM調(diào)制程序如下：dt=0.001; %時間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號時長N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源A=2;s_AM=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);f,Xf=F

26、FT_SHIFT(t,s_AM); %調(diào)制信號頻譜PSD=(abs(Xf).2)/T; %調(diào)制信號功率譜密度figure(1)subplot(311);plot(t,s_AM);hold on; %畫出AM信號波形plot(t,A+mt,r-); %表示AM包絡(luò)title(AM調(diào)制信號及其包絡(luò));xlabel(t);rt=s_AM.*cos(2*pi*fc*t); %相干解調(diào)rt=rt-mean(rt);f,rf= FFT_SHIFT (t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm); %低通濾波subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);

27、title(相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t)subplot(313); %畫出功率譜圖形plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD);title(AM信號頻譜);xlabel(f);仿真波形圖3.1：圖3.1 AM仿真波形圖分析：由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，AM信號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。對AM信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方式是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。3.2

28、雙邊帶調(diào)制（DSB）仿真與分析DSB調(diào)制程序如下：dt=0.001; %時間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號時長t=0:dt:T;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源s_DSB=mt.*cos(2*pi*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_DSB); %調(diào)制信號頻譜PSD=(abs(sf).2)/T; %調(diào)制信號功率譜密度figure(1)subplot(311)plot(t,s_DSB);hold on; %畫出DSB信號波形plot(t,mt,r-); %標(biāo)示mt波形title(DSB調(diào)制信號);x

29、label(t);rt=s_DSB.*cos(2*pi*fc*t);rt=rt-mean(rt);f,rf= FFT_SHIFT (t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t);subplot(313)plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(DSB信號頻譜);xlabel(f);仿真波形圖如下：圖3.2 DSB仿真波形圖分析：由圖可以看出DSB調(diào)制有如下特點：（1）DSB信號的

30、幅值仍隨調(diào)制信號變化，但與普通調(diào)幅波不同，它的包絡(luò)不再在載波振幅上下變化；（2）DSB信號的高頻載波相位在調(diào)制電壓零交點處（調(diào)制電壓正負交替時候）要突變180度；(3)DSB調(diào)制，信號仍集中在載頻附近，由于DSB調(diào)制抑制了載波，它的全部功率為邊帶占有，輸出功率都是有用信號，它比普通調(diào)幅波經(jīng)濟，但在頻帶利用率上沒有改進；（4）DSB的頻譜相當(dāng)于從AM波頻譜圖中將載頻去掉后的頻譜。進一步觀察DSB信號的仿真圖形可見，上下半軸對稱，這是因為上下兩個邊帶所含的消息完全相同，故從消息傳送的角度看，發(fā)送一個邊帶即可，這樣不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且頻帶的寬度也縮小一半。3.3 單邊帶調(diào)制（SSB）仿真與分析

31、SSB調(diào)制程序如下：dt=0.001; %時間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5;t=0:dt:T;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源s_SSB=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_SSB); %單邊帶信號頻譜PSD=(abs(sf).2)/T; %單便帶信號功率譜figure(1)subplot(311)plot(t,s_SSB);hold on; %畫出SSB信號波形plot(t,mt,r-); %標(biāo)示mt 的包絡(luò)title(SSB調(diào)制信號);xlab

32、el(t);rt=s_SSB.*cos(2*pi*fc*t);%相干解調(diào)rt=rt-mean(rt);f,rf= FFT_SHIFT (t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);%低通濾波subplot(312)plot(t,rt);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干解調(diào)后的信號波形與輸入信號的比較)xlabel(t)subplot(313)plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(SSB信號功率譜);xlabel(f);仿真波形圖3.4：圖3.3 SSB仿真波形圖分析：SSB信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采

33、用簡單的包絡(luò)檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以采用相干解調(diào)法，即對SSB信號的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方法是使調(diào)制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。單頻調(diào)制信號仍是等幅波，但它與原載波的電壓是不同的。SSB的振幅與調(diào)制信號的幅度成正比，它的頻率隨調(diào)制信號的頻率不同而不同，因而它含消息特征。單邊帶信號的包絡(luò)與調(diào)制信號的包絡(luò)形狀相同。3.4 殘留邊帶（VSB）仿真與分析調(diào)用函數(shù)：function t,st=IFFT_SHIFT(f,Sf)df=f(2)-f(1);fmax=(f(end)-f(1)+df);dt=1/fmax;N=leng

34、th(f);t=0:N-1*dt;Sf=fftshift(Sf);st=fmax*ifft(Sf);st=real(st);function t,st=VSBmd(f,sf,B1,B2,fc)% This function is a residual bandpass filter% Inputs f: sAMple frequency, sf: frequency spectrum data% B1: residual bandwidth, B2: highest freq of the baseband signal% Outputs t:sAMple time, st: signal d

35、atadf=f(2)-f(1);T=1/df;hf=zeros(1,length(f);bf1=floor(fc-B1)/df):floor(fc+B1)/df);bf2=floor(fc-B1)/df)+1:floor(fc+B2)/df);f1=bf1+floor(length(f)/2);f2=bf2+floor(length(f)/2);stepf=1/length(f1);hf(f1)=0:stepf:1-stepf;hf(f2)=1;f3=-bf1+floor(length(f)/2);f4=-bf2+floor(length(f)/2);hf(f3)=0:stepf:(1-stepf);hf(f4)=1;yf=hf.*sf;t,st=IFFT_SHIFT(f,yf);st=real(st);VSB調(diào)制程序：% Signaldt=0.001;fmax=5;fc=20;T=5;N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*(cos(2*pi*fmax*t)+sin(2*pi*0.5*fmax*t);% VSB modulations_VSB=mt.*cos(2*pi*fc*t);B1=0.2*fmax;B2=1.2*fmax;f