基于MATLAB的抑制载波的双边带幅度调制(DSB)与解调分析

武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书0目录摘要...........................................................................................................................................11设计目的与要求...................................................................................................................21.1设计目的........................................................................................................................21.2设计要求........................................................................................................................22设计方案...............................................................................................................................32.1调制方案........................................................................................................................32.1.1滤波法.....................................................................................................................32.1.2相移法.....................................................................................................................42.2解调方案........................................................................................................................43仿真设计...............................................................................................................................53.1Simulink简介.................................................................................................................53.2SSB调制与解调.............................................................................................................63.3加入高斯噪声的SSB调制与解调...............................................................................83.3.1波形失真与高斯噪声均值的关系.........................................................................93.3.2波形失真与高斯噪声方差的关系.........................................................................93.3.3滤波器参数对信道的影响...................................................................................104心得体会.............................................................................................................................11参考文献.................................................................................................................................14武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书1摘要本文主要通过对Simulink工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成模拟信号单边带幅度调制（SSB）与解调，以及用Simulink进行设计和仿真。首先我进行了模拟通信系统的建模以及信号系统的原理研究，然后将学习总结出的相应理论在仿真系统中建模，并且调整参数直到仿真波形输出，观察效果，最终对设计结论进行总结。关键字：SSB，Simulink，调制，解调武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书21设计目的与要求1.1设计目的传输信息是人类生活的重要内容之一。利用无线电技术进行信息传输在这些手段中占有极重要的地位。无线电通信、广播、电视、导航、雷达、遥控遥测等等，都是利用无线电技术传播各种不同信息的方式。无线电通信传输语音、点吗或其他信号；无线电广播传输语言、音乐等；电视传送图像、语言、音乐；导航是利用一定的无线电信号指引飞机或船舶安全航行，以保证他们能平安到达目的地；雷达是利用无线电信号的反射来测定某些目标（如飞机、船舶等）的方位；遥测遥控则是利用无线电技术来测量远处或运动体上的某些物理量，控制远处机件的运行等。在以上这些信息传递的过程中，都要把频率不高的调制信号加载到高频载波上，然后进行信号的传输。在信息的接收端需要把有用的信号从混杂的已调信号里解调出来。由于利用SSB调幅可以提高信道的利用率，所以选择SSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。1.2设计要求（1）利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行单边带幅度调制（SSB）与解调，观察波形变化；（2）画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结。武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书32设计方案在DSB信号中，两个边带中的任意一个都包含了m的所有频谱成分，引导词仅传输其中一个即可。这样既节省发送功率，还可以节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制（SSB）。单边带信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的，根据滤除方式的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法。2.1调制方案2.1.1滤波法滤波法SSB调制原理框图如图2-1。图中的SSBH为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将SSBH设计成具有理想高通特性HH或理想低通特性LH的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时SSBH即为LH，产生下边带信号时SSBH即为LH。图2-1SSB滤波法调制原理框图滤波法SSB调制的频域表达式12SSBDSBSSBCCSSBSSHMMH滤波法的原理方框图2-1用边带滤波器，滤除不要的边带:图2-1中，()SSBHw为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：1,()()0,cSSBUSBcHHìïï==íï£ïî则可滤除下边带。若具有如下理想低通特性：武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书41,()()0,cSSBLSBcHHìïï==íï³ïî则可滤除上边带。从SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同，即12SSBDSBmHBBBf式中，mHBf为调制信号带宽，Hf为调制信号的最高频率。由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半，即211(t)24SSBDSBPPm显然，因SSB信号不含有载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。2.1.2相移法相移法SSB调制的原理框图如图2-2。图中，()hHw为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对mt中的任意频率分量均相移-π/2。图2-2SSB相移法调制原理框图相移法SSB调制时域表达式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；ˆmt表示把mt的所有频率成分均相移-π/2，称ˆmt是mt的希尔伯特变换。ttmttmtSCCSSBsinˆ21cos212.2解调方案武汉理工大学《信息分析与处理》课程设计说明书5解调就是把接收到的SSB信号经过处理，滤掉载波成分，使之还原成发射之前的有用的信息。SSB信号的解调方法主要有两种，一个是相干解调法，另一个是包络检波。相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把在载波位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调器模型如图2-3。Sp(t)SSSB(t)LPFm0(t)cosωct图2-3SSB相干解调原理框图相干解调时，为了无失真地恢复原基带星信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带信号。3仿真设计3.1Simulink简介在MATLAB命令窗口，单击工具栏上的按钮可进入Simulik。模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）Discrete（离散模块）Function&Tables（函数和平台模块）Math（数学模块）Nonlinear（非线性模块）Signals&Systems（信号和系统模块）Sinks（接收器模块）Sources（输入源模块）用户可以根据需要混合使用歌库中的模块来组合系统，也可以封装自己的模块，自定义模块库、从而实现全图形化仿真。Simulink模型库中的仿真模块组织成三级树结构Simulink子模型库中包含了Continous、Discontinus等下一级模型库Continous模型库中又包含了若干模块，可直接加入仿