基于Matlab 的雙邊帶調(diào)幅電路仿真

1、西南科技大學(xué)專業(yè)綜合設(shè)計報告課程名稱： 電子專業(yè)綜合設(shè)計 設(shè)計名稱：基于Matlab 的抑制載波雙邊帶調(diào)幅電路仿真 姓 名： 周 習(xí) 泉 學(xué) 號: 20095877 班 級： 電子0902 指導(dǎo)教師： 郭 峰 起止日期： 西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計 任 務(wù) 書學(xué)生班級： 電子0902 學(xué)生姓名： 周習(xí)泉 學(xué)號： 20095877 設(shè)計名稱： 基于Matlab 的抑制載波雙邊帶調(diào)幅電路仿真 起止日期： 指導(dǎo)教師： 郭 峰 設(shè)計要求：1. 熟悉抑制載波雙邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的原理。2. 熟悉MATLAB的相關(guān)函數(shù)作用，通過利用MATLAB對雙邊帶調(diào)幅電路進行仿真驗證。3. 給出Mat

2、lab源程序及仿真結(jié)果。4. 設(shè)計參數(shù)：載波100KHz，幅度3V調(diào)制信號10KHz，幅度2V專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計 學(xué) 生 日 志時間設(shè)計內(nèi)容12.5查閱MATLAB中相關(guān)函數(shù)的功能，復(fù)習(xí)調(diào)幅原理 12.6根據(jù)所查資料，確定設(shè)計方案 12.9 設(shè)計程序并調(diào)試 12.10檢查程序的完整性和正確性 12.11完成設(shè)計報告 12.12 準(zhǔn)備答辯專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計 評 語 表指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日抑制載波雙邊帶調(diào)幅電路仿真一、 設(shè)計目的和意義1 掌握抑制載波雙邊帶調(diào)幅與解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法。2 熟悉MATL

3、AB相關(guān)函數(shù)的運用。3 握用matlab仿真軟件觀察抑制載波雙邊帶的調(diào)幅與解調(diào)。二、 設(shè)計原理1. DSB調(diào)制原理信號的調(diào)制主要是在時域上乘上一個頻率較高的載波信號,實現(xiàn)頻率的搬移,使有用信號容易被傳播。在消息信號m(t)上不加上直流分量，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-SC）調(diào)制信號，簡稱雙邊帶（DSB）信號。DSB調(diào)制器模型如圖2.1，可見DSB信號實質(zhì)上就是基帶信號與載波直接相乘。圖2.1 DSB信號調(diào)制器模型其時域和頻域表示式分別如下 (2-1) (2-2)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

4、帶組成。故DSB信號是不帶載波的雙邊帶信號，它的帶寬與AM信號相同，也為基帶信號帶寬的兩倍，DSB信號的波形和頻譜分別如圖2.2： 圖2.2 DSB信號的波形與頻譜2. DSB解調(diào)原理因為不存在載波分量，DSB信號的調(diào)制效率是100%，即全部功率都用于信息傳輸。但由于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)。圖2.3 DSB信號相干解調(diào)模型圖2.3中SL(t)為本地載波，也叫相干載波，必須與發(fā)送端的載波完成同步。即頻率相同時域分析如下： (式2-3)Sp(t)經(jīng)過低通濾波器LPF，濾掉高頻成份，為 (式2-4)頻域分析如下： (式2-5)式中的H()為

5、LPF的系統(tǒng)函數(shù)。頻域分析的過程如圖2.4所示。事實上本地載波和發(fā)端載波完全一致的條件是是不易滿足的，因此，需要討論有誤差情況下對解調(diào)結(jié)果的影響。圖2.4 DSB信號相干解調(diào)過程示意圖三、 詳細(xì)設(shè)計步驟1. 查閱MATLAB相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計要求利用matlab產(chǎn)生我們需要的信號。2. 利用MATLAB相關(guān)函數(shù)對信號調(diào)制和解調(diào)信號DSB調(diào)制采用MATLAB函數(shù)modulate實現(xiàn)，其函數(shù)格式為：Y = MODULATE(X,Fc,Fs,METHOD,OPT)X為基帶調(diào)制信號，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)s為抽樣頻率，METHOD為調(diào)制方式選擇，DSB調(diào)制時為am，OPT在DSB調(diào)制時可不選，F(xiàn)s需

6、滿足Fs > 2*Fc + BW，BW為調(diào)制信號帶寬。DSB信號解調(diào)采用MATLAB函數(shù)demod實現(xiàn)，其函數(shù)使用格式為：X = DEMOD(Y,Fc,Fs,METHOD,OPT)Y為DSB已調(diào)信號，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)s為抽樣頻率，METHOD為解調(diào)方式選擇，DSB解調(diào)時為am，OPT在DSB調(diào)制時可不選。觀察信號頻譜需對信號進行傅里葉變換，采用MATLAB函數(shù)fft實現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式為：Y=FFT(X,N)，X為時域函數(shù)，N為傅里葉變換點數(shù)選擇，一般取值2n。頻域變換后，對頻域函數(shù)取模，格式：Y1=ABS(Y)，再進行頻率轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法：f=(0:length(Y)-1)*Fs/l

7、ength(Y)分析解調(diào)器的抗噪性能時，在輸入端加入高斯白噪聲，采用MATLAB函數(shù)awgn實現(xiàn)，其函數(shù)使用格式為：Y =AWGN(X,SNR)，加高斯白噪聲于X中，SNR為信噪比，單位為dB，其值在假設(shè)X的功率為0dBM的情況下確定。信號的信噪比為信號中有用的信號功率與噪聲功率的比值，根據(jù)信號功率定義，采用MATLAB函數(shù)var實現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式為：Y =VAR(X)，返回向量的方差，則信噪比為:SNR=VAR(X1)/VAR(X2)。 繪制曲線采用MATLAB函數(shù)plot實現(xiàn)，其函數(shù)常使用格式：PLOT（X，Y），X為橫軸變量，Y為縱軸變量，坐標(biāo)范圍限定AXIS(x1 x2 y1 y2

8、)，軸線說明XLABEL( )和YLABEL( )。3. 設(shè)計程序Fs=500000; %抽樣頻率 t=0:1/Fs:0.0004; %抽樣間隔 Fc=100000; %載波頻率f=10000; %調(diào)制頻率w0=Fc*2*pi*t;w1=f*2*pi*t;k=0.5; %調(diào)制系數(shù) b=3;uc=b*cos(w0); %調(diào)頻信號a=2;mes=a*cos(w1); %調(diào)制信號t1=0:0.0000001:0.00005;uc1=b*cos(Fc*2*pi*t1);Yc=fft(uc); Yc=abs(Yc(1:length(Yc)/2+1); %調(diào)頻信號頻譜 frqYc=(0:length(Yc

9、)-1)*Fs/length(Yc)/2;figure(1) subplot(1,2,1)plot(t1,uc1) title('載波信號') xlabel('時間：s') ylabel('幅度') subplot(1,2,2)plot(frqYc,Yc) title('載波信號頻譜') %axis(0 50000 0 max(Yc);xlabel('頻率：hz') grid onY1=fft(mes); Y1=abs(Y1(1:length(Y1)/2+1); %調(diào)制信號頻譜 frqY1=(0:length(Y1

10、)-1)*Fs/length(Y1)/2;figure(2)subplot(1,2,1)plot(t,mes) title('調(diào)制信號') xlabel('時間：s') ylabel('幅度') subplot(1,2,2)plot(frqY1,Y1) title('調(diào)制信號頻譜') axis(0 50000 0 max(Y1);xlabel('頻率：hz') grid on Udsb=k*mes.*uc; %已調(diào)信號 Y2=fft(Udsb); %已調(diào)信號頻譜 Y2=abs(Y2(1:length(Y2)/2+1

11、); frqY2=(0:length(Y2)-1)*Fs/length(Y2)/2;figure(3)plot(t,Udsb)title('已調(diào)信號')xlabel('時間：s') ylabel('幅度')figure(4)plot(frqY2,Y2)title('已調(diào)信號頻譜') axis(0 200000 0 max(Y2);xlabel('頻率：hz') grid onUdsb1=awgn(Udsb,30); %加噪聲Ddsb=demod(Udsb1,Fc,Fs,'am'); %解調(diào)信號Y3=

12、fft(Ddsb); %解調(diào)信號頻譜Y3=abs(Y3(1:length(Y3)/2+1); frqY3=0:length(Y3)-1*Fs/length(Y3)/2;figure(5)subplot(1,2,1)plot(t,Ddsb)title('解調(diào)信號')xlabel('時間：s') ylabel('幅度')subplot(1,2,2)plot(frqY3,Y3)title('解調(diào)信號頻譜') axis(0 50000 0 max(Y3);xlabel('頻率：hz') grid on四、 設(shè)計結(jié)果及分析

13、根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置載波輸入為3v，100Khz（如圖4.1）；調(diào)制信號為2v，10Khz（如圖4.2）；設(shè)計中根據(jù)調(diào)制與解調(diào)原理得到仿真結(jié)果如下圖： 圖4.1 載波信號時域、頻域圖 圖4.2 調(diào)制信號時域、頻域圖 圖4.3 已調(diào)信號時域圖 圖4.4 已調(diào)信號頻域圖 圖4.5 解調(diào)信號時域、頻域圖由圖可知，雙邊帶調(diào)制是對基帶信號的線性頻譜搬移，調(diào)制前后頻譜僅僅是位置發(fā)生了改變，頻譜形狀沒有太大的改變?？偨Y(jié)：通過利用matlab程序?qū)崿F(xiàn)了題目的要求，完成了對抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）的調(diào)制與解調(diào)。五、 體會 本設(shè)計要求采用matlab或者其它軟件工具實現(xiàn)對信號進行抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）

14、和解調(diào)，并且繪制相關(guān)的圖形。通過設(shè)計完成了題目的要求。 本次設(shè)計，首先針對題目進行分析，將所涉及的波形，頻譜及相關(guān)函數(shù)做了研究，大體撒謊能夠把握了設(shè)計的流程以及思路。再通過查閱相關(guān)資料，能對相關(guān)的知識做正確的記錄，以便隨時查看。在設(shè)計過程中，充分的利用matlab的相關(guān)函數(shù)，使自己掌握了更多有用的函數(shù)。通過查看函數(shù)的用法以及例題可以正確的實現(xiàn)本設(shè)計的部分函數(shù)的編寫。同時本設(shè)計中所運用的通信原理中的自相關(guān)函數(shù)與功率頻密度函數(shù)的知識也在設(shè)計過程中得到了正確的理解，并且成功的實現(xiàn)了圖形的繪制。 在設(shè)計過程中，也遇到了許多的困難。如原始波形的頻譜應(yīng)該是方波，可結(jié)果卻只是一條直線，經(jīng)過分析，原來是采樣點

15、過少，同時在設(shè)計時也要隨時考慮到數(shù)字信號處理中所學(xué)的抽樣頻率必須大于兩倍信號譜的最高頻率（FS.>2FH）以及抽樣點數(shù)N大于M點的有限長序列。這樣就成功的將matlab，通信原理和數(shù)字信號處理有機的結(jié)合在一起。此外在分析所設(shè)計的圖中，根據(jù)相關(guān)的通信原理知識可以對結(jié)果作出判斷，這樣就提高了自己的相關(guān)知識，同時加深了對matlab的運用。 總之，在本設(shè)計中，通過自己的努力，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的函數(shù)，通過設(shè)計前后的分析，大大提高了自己解決問題的能力。而在設(shè)計過程中通過對錯誤的改正，也加強了自己對相關(guān)知識的理解，這將對以后的學(xué)習(xí)工作有著很大的幫助。同時由于本次設(shè)計運用了不同的知識，這樣我就可以更好的將不同科目的知識進行聯(lián)系學(xué)習(xí)，對牢