基于Matlab的线性模拟调制技术研究

1*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期移动通信课程设计题目：基于Matlab的线性模拟调制技术研究专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：2摘要在本课程设计AM、DSB、SSB、VSB线性调制将基带信号调制在不通的载波频率进行电磁波的辐射发射。我将通过多方搜集资料与分析，来理解线性调制的具体过程和它在MATLAB中的实现方法。更清晰地认识线性的调制原理，同时加深对MATLAB这款通信仿真软件操作的熟练度，并在使用中去感受计算机仿真的应用与特色在线性调制方式通过时域与频域进行分析。利用自主的设计过程来锻炼自己独立思考，分析和解决问题的能力，为我今后的自主学习研究提供具有实用性的经验关键词：AM信号，调制，解调，信噪比，MATLAB3前言调制在通信系统中的作用至关重要。调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制（也称为载波调制）。在无线通信中和其他的大多数场合，调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期信号振荡信号称为载波，他可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。解调（也称检波）则是调制的逆过程。起作用是将已调制信号中的调制信号恢复出来。载波调制是基带信号对载波信号的调制是为了实现下列一个或多个目标：第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间中的。为了获得较高的辐射功率，天线的尺寸必须与发射信号的波长相比拟。而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，致使天线长度过长而难以实现。但通过调制，吧基带信号的频率搬至较高的载波频率上，使已调信号的频率与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输新能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。如在GSM体制移动通信使用的是900MHz频段，所需天线尺寸为8cm。第二，把多个基带信号分别搬移到不同的的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道的利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统的干扰、抗衰落能力，还可以实现传输带宽与信噪比之间的互唤。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。采用什么样的调制方式将直接影响着通信系统的性能。调制方式有很多。根据调制信号是模拟信号还是数字信号，载波是连续波还是脉冲序列，相应的调制方式有模拟连续波调制（简称模拟调制）、数字连续波调制（简称数字调制）、模拟脉冲调制信号是模拟信号连续波调制。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的调幅（AM）、双边带（DSB）、单边带（SSB）、和残留边带（VSB）等调制就是幅度调制的典型的实例和基础应用。4目录第一章、调制...................................................................................................................................11.1调制概念.............................................................................................................................11.2调制的种类.........................................................................................................................11.3正弦波幅度调制.................................................................................................................21.4正弦波频率调制.................................................................................................................31.5正弦波相位调制.................................................................................................................41.6脉冲调制.............................................................................................................................4第二章、线性调制...........................................................................................................................52.1、幅度调制（AM）...........................................................................................................52.2、双边带调制（DSB）......................................................................................................72.3、单边带调制（SSB）.......................................................................................................82.4、残留边带调制（VSB）..................................................................................................8第三章、线性调制的MATLAB的仿真......................................................................................103.1AM的程序与仿真...........................................................................................................103.2DSB的程序与仿真..........................................................................................................123.3SSB的程序与仿真...........................................................................................................153.4VSB的程序与仿真..........................................................................................................18第四章、总结.................................................................................................................................23参考文献；.....................................................................................................................................251第一章、调制1.1调制概念使消息载体的某些特性随消息变化的过程。调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等）,常常要在发信端对原始信号进行调制,得到便于信道传输的信号，然后在收信端完成调制的逆过程──解调，还原出原始信号。用来传送消息的信号tuc叫作载波或受调信号,代表所欲传送消息的信号tu叫作调制信号，调制后的信号u(t)叫作已调信号。用调制信号tu控制载波的某些参数，使之随tu而变化，就可实现调制。受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。前者是模拟信号，后者是数字信号。调制是一种非线性过程。载波被调制后产生新的频率分量，通常它们分布在载频fc的两边，占有一定的频带，分别叫做上边带和下边带。这些新频率分量与调制信号有关，是携带着消息的有用信号。调制的目的是实现频谱搬移，即把欲传送消息的频谱，变换到载波附近的频带，使消息更便于传输或处理。调制的主要性能指标是频谱宽度和抗干扰性。这是一对矛盾。调制方式不同，这些指标也不一样。一般说，调制频谱越宽,抗干扰性能越好；反之,抗干扰性能较差。调制的另一重要性能指标是调制失真。总的说来，数字调制比模拟调制具有较强的抗调制失真的能力。1.2调制的种类调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干2光调制)等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式，后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。1.3正弦波幅度调制正弦载波幅度随调制信号而变化的调制，简称调幅(AM)。数字幅度调制也叫作幅度键控(ASK)。调幅的技术和设备比较简单,频谱较窄，但抗干扰性能差，广泛应用于长中短波广播、小型无线电话、电报等电子设备中。早期的无线电报机采用火花式放电器产生高频振荡。传号时火花式发报机发射高频振荡波，空号时发报机没有输出。这种电报信号的载波不是纯正弦波，它含有很多谐波分量，会对其他信号产生严重干扰。理想的模拟正弦波调幅是：载波幅度与调制信号瞬时值tu成线性关系，但载频2/ccf和相位保持不变。单频调制时，调幅信号tu可用下式表示：mmuuccttcoscos1(1-1)式中ucUC是载波幅度；F2,是调制信号的角频率，其中F是调制信号频率；mc是一个和调制信号幅度成比例的常数，叫作调幅系数，数值应在0～1之间。调幅波的瞬时幅度变化曲线叫作包络线。调幅系数ma不能大于1,否则包络线和调制信号不能保持线性关系，会产生失真。这种情况叫做过调幅。式(1-1)的调幅波不是单一的简谐波,它包含fc、Ffc和Ffc三个频率分量。后两个频率分量位于载频fc的两边，分别叫作上边频和下边频(图2c)。这种已调制信号有时叫作标准调幅波。如果调制信号占有一个频带,最高频率为Fmax,则标准调幅波的频谱宽度FWABmax2,位