1、武漢理工大學(xué)信號分析處理課程設(shè)計(jì)說明書目錄1 DSB調(diào)制的基本原理12 DSB調(diào)制與解調(diào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)22.1.調(diào)制部分22.2高斯白噪聲信道特性分析32.3.發(fā)送與接收濾波器52.4.解調(diào)部分63 simulink仿真73.1 沒有加高斯噪聲的simulink仿真7311電路圖7312參數(shù)設(shè)置8313仿真結(jié)果1032加入高斯噪聲的simulink仿真123.2.1電路圖123.2.2參數(shù)設(shè)置133.2.3仿真結(jié)果143.3實(shí)驗(yàn)仿真分析144心得體會15參考文獻(xiàn)16附錄171 DSB調(diào)制的基本原理在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。AM調(diào)制模型中將直流分量去掉，即可得到

2、一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波雙邊帶信號，即雙邊帶信號（DSB）。DSB信號的時(shí)域表示式頻譜：DSB的時(shí)域波形和頻譜如圖1-1所示：時(shí)域 頻域 圖1-1 DSB調(diào)制時(shí)、頻域波形DSB的相干解調(diào)模型如圖1-2所示：圖1-2 DSB調(diào)制器模型與AM信號相比，因?yàn)椴淮嬖谳d波分量，DSB信號的調(diào)制效率時(shí)100%，DSB信號解調(diào)時(shí)需采用相干解調(diào)。DSB調(diào)制與解調(diào)的系統(tǒng)框圖如圖1-3所示：調(diào)制信號調(diào)制器信道發(fā)送濾波器接收濾波器載波解調(diào)器噪聲低通濾波解調(diào)信號圖1-3 DSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)框圖2 DSB調(diào)制與解調(diào)的MATLAB實(shí)現(xiàn)2.1.調(diào)制部分如果將AM信號中的載波抑制，只需在將直流去掉，即可輸出抑制載波

3、雙邊帶信號（DSB-SC）。 DSB-SC調(diào)制器模型如圖2-1所示：圖2-1 B-SC調(diào)制器模型 其中，設(shè)正弦載波為式中，為載波幅度；為載波角頻率；為初始相位（假定為0）。假定調(diào)制信號的平均值為0，與載波相乘，即可形成DSB-SC信號，其時(shí)域表達(dá)式為式中，的平均值為0。DSB-SC的頻譜為DSB-SC信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號， 需采用相干解調(diào)(同步檢波)。另外，在調(diào)制信號的過零點(diǎn)處，高頻載波相位有180°的突變。除了不再含有載頻分量離散譜外，DSB-SC信號的頻譜與AM信號的頻譜完全相同，仍由上下對稱的兩個(gè)邊帶組成。所

4、以DSB-SC信號的帶寬與AM信號的帶寬相同，也為基帶信號帶寬的兩倍， 即式中，為調(diào)制信號的最高頻率。 仿真程序如下：Fs=500; %抽樣頻率為Fs/HzT=0:499/Fs; %定義運(yùn)算時(shí)間Fc=50; %載波頻率為Fc/Hzf=5; %調(diào)制信號頻率為f/Hzx1=sin(2*pi*f*T); %調(diào)制信號N=length(x1); %調(diào)制信號長度X1=fft(x1); %傅里葉變換到頻域y1=amod(x1,Fc,Fs,'amdsb-sc');%調(diào)用函數(shù)amod()進(jìn)行調(diào)制2.2高斯白噪聲信道特性分析在實(shí)際信號傳輸過程中，通信系統(tǒng)不可避免的會遇到噪聲，例如自然界中的各種電磁

5、波噪聲和設(shè)備本身產(chǎn)生的熱噪聲、散粒噪聲等，它們很難被預(yù)測。而且大部分噪聲為隨機(jī)的高斯白噪聲，所以在設(shè)計(jì)時(shí)引入噪聲，才能夠真正模擬實(shí)際中信號傳輸所遇到的問題，進(jìn)而思考怎樣才能在接受端更好地恢復(fù)基帶信號。信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲又可視為高斯白噪聲，因此我在此環(huán)節(jié)將對雙邊帶信號添加高斯白噪聲來觀察噪聲對解調(diào)的影響情況。在此過程中，我用函數(shù)來添加噪聲，正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為故其有用信號功率為噪聲功率為信噪比滿足公式 到達(dá)接收端之前，已調(diào)信號通過信道，會疊加上信道噪聲，使信號有一定程度的失真。故接收端收到的信號應(yīng)為：已調(diào)信號+信道噪聲仿真程序：noisy=randn(1

6、,N); %模擬信道噪聲y1=y1+noisy; %接收端收到的信號Y1=fft(y1); %傅里葉變換到頻域調(diào)制信號、已調(diào)信號、加噪已調(diào)信號的繪圖如下圖2-2所示：圖2-2 加噪后的各種波形2.3.發(fā)送與接收濾波器主要為了濾除帶外噪聲，傳遞有用信息，提高信噪比，減小失真，采用巴特沃斯帶通濾波器實(shí)現(xiàn)。仿真程序：rp=1;rs=10; %通帶衰減和阻帶衰減wp=2*pi*43,58;ws=2*pi*40,61; %通帶截止頻率和阻帶截止頻率N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); %得出巴特沃斯的階數(shù)N1和3dB截止頻率B,A=butter(N,wc,'

7、;s'); %計(jì)算系統(tǒng)函數(shù)分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)Bz,Az=impinvar(B,A,Fs); %用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR，將模擬轉(zhuǎn)數(shù)字 yf=filter(Bz,Az,y1); %過帶通濾波器濾除帶外噪聲Yf=fft(yf); %變換到頻域得到帶限加噪已調(diào)信號如下圖2-3所示：圖2-3 帶限加噪信號波形2.4.解調(diào)部分所謂同步檢波是為了從接收的已調(diào)信號中，不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。同步檢波的一般數(shù)學(xué)模型如圖2-4所示。 圖2-4 DSB-SC同步檢波模型設(shè)輸入為DSB-SC信號乘法器輸出為通過低通濾波器后當(dāng)常數(shù)時(shí)，解調(diào)輸出信號為程序?qū)崿F(xiàn)：y2=

8、ademod(y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %用函數(shù)ademod()解調(diào)y1Y2=fft(y2); %得出解調(diào)信號y2的頻譜fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10; %設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1; N1,wc1=buttord(wp1,ws1,rp1,rs1,'s'); B1,A1=butter(N1,wc1,'s'); Bz1,Az1=impinvar(B1,A1,Fs); yout=filter(Bz1,Az1,y2); %將y2過低通濾波器得多最后輸出信號Yout=fft

9、(yout); %得出輸出信號的頻譜調(diào)制信號與解調(diào)信號的對比如圖2-4所示：圖2-4 解調(diào)信號與調(diào)制信號的對比3 simulink仿真3.1 沒有加高斯噪聲的simulink仿真311電路圖沒有加高斯噪聲的電路圖如圖3-1-1所示：圖3-1-1 無高斯噪聲電路仿真圖312參數(shù)設(shè)置各元件參數(shù)設(shè)置如下所示：（1） 調(diào)制波圖3-1-2-1 調(diào)制波參數(shù)設(shè)置（2）調(diào)制器圖3-1-2-2 調(diào)制器參數(shù)設(shè)置（3）解調(diào)器圖3-1-2-3 解調(diào)器參數(shù)設(shè)置（4）頻譜器圖3-1-2-4 頻譜器參數(shù)設(shè)置313仿真結(jié)果圖3-1-3-1 調(diào)制波頻譜圖3-1-3-2 已調(diào)波頻譜圖3-1-3-3 解調(diào)波頻譜圖3-1-3-4 調(diào)

10、制波、已調(diào)波、解調(diào)波波形32加入高斯噪聲的simulink仿真3.2.1電路圖加入高斯噪聲后的仿真電路圖如圖3-2-1所示：圖3-2-1 加入高斯噪聲后的仿真電路圖3.2.2參數(shù)設(shè)置圖3-2-2 高斯噪聲參數(shù)設(shè)置3.2.3仿真結(jié)果圖3-2-3 加入噪聲后的調(diào)制波、已調(diào)波、解調(diào)波3.3實(shí)驗(yàn)仿真分析調(diào)制信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)過程之后引入白噪聲，分別經(jīng)過帶通濾波器和低通濾波器來將高斯白噪聲濾波為窄帶白噪聲，再經(jīng)過解調(diào)過程將調(diào)制信號解調(diào)出來，由仿真圖觀察可知，加入噪聲后解調(diào)出來的波形有一定的失真，但是在允許的誤差范圍內(nèi)，符合我們生活實(shí)際。4心得體會-參考文獻(xiàn)1 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第六版）。國防工業(yè)出

11、版社。2 孫祥，徐流美，吳清.MATLAB 7.0基礎(chǔ)教程。北京：清華大學(xué)出版社。3 徐明遠(yuǎn), 邵玉斌.MATLAB 仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2005.4 張森, 張正亮.MATLAB 仿真技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例教程.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.附錄matlab實(shí)驗(yàn)代碼Fs=500; %抽樣頻率為Fs/HzT=0:499/Fs; %定義運(yùn)算時(shí)間Fc=50; %載波頻率為Fc/Hzf=5; %調(diào)制信號頻率為f/Hzx1=sin(2*pi*f*T); %調(diào)制信號N=length(x1); %調(diào)制信號長度X1=fft(x1); %傅里葉變換到頻域y0=amo

12、d(x1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %調(diào)用函數(shù)amod()進(jìn)行調(diào)制noisy=randn(1,N); %模擬信道噪聲y1=y0+noisy/3; %接收端收到的信號Y0=fft(y0);Y1=fft(y1); %傅里葉變換到頻域figure(1)subplot(3,2,1);plot(T,x1); %調(diào)制信號時(shí)域波形圖 title('調(diào)制信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');s=abs(X1);frq=0:N-1*Fs/N; %橫坐標(biāo)頻率/Hzsubplot(3,2,2);plot(frq,

13、s);axis(0 100 0 300); %調(diào)制信號頻譜圖title('調(diào)制信號頻譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');subplot(3,2,3);plot(T,y0); %已調(diào)信號時(shí)域波形圖title('已調(diào)信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');s0=abs(Y0);subplot(3,2,4);plot(frq,s0);axis(0 100 0 150);title('已調(diào)信號頻譜');xlabel('頻率')

14、;ylabel('幅度');subplot(3,2,5);plot(T,y1); %已調(diào)信號時(shí)域波形圖title('加噪已調(diào)信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');s1=abs(Y1);subplot(3,2,6);plot(frq,s1);axis(0 100 0 150);title('加噪已調(diào)信號頻譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');%*帶通濾波器rp=1;rs=10; %四項(xiàng)指標(biāo)wp=2*pi*43,58;ws=2*pi*40

15、,61; %通帶角頻率和截止角頻率N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); %得出巴特沃斯的階數(shù)N1和3dB截止頻率B,A=butter(N,wc,'s'); %計(jì)算系統(tǒng)函數(shù)分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)Bz,Az=impinvar(B,A,Fs); %用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR，將模擬轉(zhuǎn)數(shù)字 yf=filter(Bz,Az,y1);Yf=fft(yf);figure(2)subplot(2,2,1);plot(T,yf); %調(diào)制信號過帶通濾波器title('帶限信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel(&

16、#39;幅度');s2=abs(Yf);subplot(2,2,2);plot(frq,s2);axis(0 100 0 120);title('帶限信號頻譜');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');%*解調(diào)部分y2=ademod(y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %用函數(shù)ademod()解調(diào)y1Y2=fft(y2); %得出解調(diào)信號y2的頻譜subplot(2,2,3);plot(T,y2);title('接收信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel(

17、'幅度');s3=abs(Y2);subplot(2,2,4);plot(frq,s3);axis(0 100 0 250);title('接收信號頻譜');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');%*接收低通濾波器fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10; %設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1; N1,wc1=buttord(wp1,ws1,rp1,rs1,'s'); B1,A1=butter(N1,wc1,'s'); Bz1,Az1=impinvar(B1,A1,Fs); yout=filter(Bz1,Az1,y2); %將y2過低通濾波器得多最后輸出信號Yout=fft(yout); %得出輸出信號的頻譜figure(3)subplot(2,2,1);plot(T,x1); %調(diào)制信號時(shí)域波形圖 title('調(diào)制信號波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');s4=abs(X1);subplot(2,2,2);plot(frq,s4);axis(0 100 0 300); %調(diào)制信號頻譜圖title('調(diào)制信號頻譜');x