用matlab實現(xiàn)模擬(dsb-am)調(diào)制

1、z、.前言調(diào)制就是使一個信號如光、高頻電磁振蕩等的某些參數(shù)如振幅、頻率等按照另一個欲傳輸?shù)男盘柸缏曇?、圖像等的特點變化的過程。用所要傳播的語言或音樂信號去改變高頻振蕩的幅度，使高頻振蕩的幅度隨語言或音樂信號的變化而變化，這個控制過程就稱為調(diào)制。其中語言或音樂信號叫做調(diào)制信號，調(diào)制后的載波就載有調(diào)制信號所包含的信息，稱為已調(diào)波。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它的作用是從已調(diào)波信號中取出原來的調(diào)制信號。對于幅度調(diào)制來說，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號的過程。對于頻率調(diào)制來說，解調(diào)是從它的頻率變化提取調(diào)制信號的過程。頻率解調(diào)要比幅度解調(diào)復(fù)雜，用普通檢波電路是無法解調(diào)出調(diào)制信號的，必須采用頻率檢波方式，如各類

2、鑒頻器電路。關(guān)于鑒頻器電路可參閱有關(guān)資料，這里不再細(xì)述。本課題利用MATLAB軟件對DSB信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)展模擬仿真，分別對正弦波進(jìn)展調(diào)制，觀察調(diào)制信號、已調(diào)信號和解調(diào)信號的波形和頻譜分布。第一章設(shè)計要求1調(diào)制信號m(t )1,0tt0/32,t0/3t2t0/30,其他2調(diào)制載波c(t)=cos(2fct)3設(shè)計m文件實現(xiàn)DSB-AMS制4設(shè)計m文件繪制消息信號與已調(diào)信號的頻譜，分析其頻譜特征。第二章系統(tǒng)組成及工作原理2.1DSB-AM系統(tǒng)構(gòu)成在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。假設(shè)將載波抑制，只需在將直流A0去掉，即可輸出抑制載波雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號DSB。調(diào)制

3、過程是一個頻譜搬移的過程，它是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號頻譜再搬回來，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號。雙邊帶解調(diào)通常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。相干解調(diào)的原理框圖如圖2-2所示：2-2 DSB相干解調(diào)模型DSB信在消息信號m(t)上不加上直流分量，那么輸出的已調(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調(diào)制信號，簡稱雙邊帶DSB調(diào)制器模型如圖2-1,可見DSB信號本質(zhì)上就是基帶信號與載波直接相乘。SdsB(t)m(t)cos(ct)式2-1Sdsb)1/2F(c)F(c)式2-2除不再含有載頻分量離散譜外，DS

4、B信號的頻譜與AM信號的完全一樣，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信號一樣，也為基帶信號帶寬的兩倍，DSB信號的波形和頻譜分別如圖2-3:coD5BC號的時國也泮Kb)DSBft號端著相成2-3DSB調(diào)制的譜分析調(diào)制過程是一個頻譜搬移的過程，它是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。DSB信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因此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m的過零點處，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信號的頻譜與AM信號的頻譜完全一樣，仍由上下對稱的兩個

5、邊帶組成。所以DSB信號的帶寬與AM信號的帶寬一樣，也為基帶信號帶寬的兩倍。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成正比，故不能進(jìn)展包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)。相干解調(diào)模型圖2-2已給出。圖中輸入的為式2-1的DSB信號。乘法器輸出為(t)SDsB(t)COS(ct)%mt)1cos2ct)式2-4經(jīng)低通濾波后為mo(t)%m(t)式2-5FIR濾波器為有限脈沖響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器，其在保證幅度特性的同時，很容易做到嚴(yán)格的線性相位特性。在數(shù)字濾波器中，F(xiàn)IR濾波器的最主要特點是沒有反響回路，故不存在不穩(wěn)定的問題；同時，在幅度特

6、性可以任意設(shè)置的同時，保證了準(zhǔn)確的線性相位。穩(wěn)定和線性相位是FIR濾波器的突出優(yōu)點。另外還有以下特點：設(shè)計方式是線性的；硬件容易實現(xiàn)；濾波器過渡過程具有有限區(qū)間；相對IIR濾波器而言，階次較高，其延遲也要比同樣性能的IIR濾波器大得多。第三章用matlab設(shè)計DSB系統(tǒng)用matlab的m文件設(shè)計的DSB系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：載波信號的產(chǎn)生、調(diào)制信號的產(chǎn)生、已調(diào)信號的產(chǎn)生、解調(diào)器的乘法器輸出、數(shù)字低通濾波器FIR的設(shè)計、濾波后恢復(fù)的信號六大部分構(gòu)成。本次設(shè)計要求的載波信號為c(t)=cos(2J),設(shè)載波頻率為3000H乙那么在matlab中載波信號可表示為Uc=A0.*cos(w0*t)，代碼

7、如下：t=-1:0.00001:5;A0=10;%載波信號振幅f=3000;%載波信號頻率w0=2*f*pi;Uc=A0.*cos(w0*t);%載波信號subplot(5,2,1);plot(t,Uc);title('載波信號');axis(0,0.01,-15,15);T1=fft(Uc);%fft變化形成載波信號頻譜subplot(5,2,2);plot(abs(T1);title('載波信號頻譜');axis(17800,18200,0,1000000);本次設(shè)計中，用rectpuls函數(shù)形成要求中的調(diào)制信號，rectpuls函數(shù)可產(chǎn)生一個關(guān)于原點對稱、

8、寬度為1的矩形脈沖。詳細(xì)函數(shù)如下：functionmes=mm(t0)g=-1:0.00001:5;m1=rectpuls(g-0.5,t0/3);%形成0-t0/3之間的矩形脈沖信號m2=-2*rectpuls(g-0.5-t0/3,t0/3);%形成t0/3-2t0/3之間的矩形脈沖信號mes=m1+m2;在主函數(shù)中調(diào)用該函數(shù)即可，代碼如下：mes=mm(3);%調(diào)制信號subplot(5,2,3);plot(t,mes);title('調(diào)制信號');T2=fft(mes);subplot(5,2,4);plot(abs(T2);title('調(diào)制信號頻譜'

9、);axis(0,200,0,200000);由DSBS制原理可知，已調(diào)信號即為調(diào)制信號與載波信號相乘即可，設(shè)計代碼如下：Udsb=mes.*Uc;%DSB已調(diào)信號subplot(5,2,5);plot(t,Udsb);title('DSB已調(diào)波形');subplot(5,2,6);T3=fft(Udsb);%對DSB已調(diào)信號進(jìn)展傅里葉變換plot(abs(T3);title('DSB已調(diào)頻譜');axis(17800,18200,0,1000000);DSBf目干解調(diào)器由乘法器及低通濾波器構(gòu)成，為保證能得到原是信號，相干解調(diào)要求輸入的本地載波必須與調(diào)制載波嚴(yán)格

10、的同頻同相。詳細(xì)代碼如下：Ddsb=Udsb.*cos(w0*t);%對DSB調(diào)制信號進(jìn)展解調(diào)subplot(5,2,7);plot(t,Ddsb);title('濾波前的DSB解調(diào)信號波形');T4=fft(Ddsb);%求DSB解調(diào)信號的頻譜subplot(5,2,8);plot(abs(T4);title('濾波前的DSB解調(diào)信號頻譜');axis(0,37000,0,200000);3.5FIR數(shù)字低通濾波器的設(shè)計FIR濾波器為線性相位濾波器。用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的步驟。如下： 1根據(jù)對阻帶衰減及過渡帶的指標(biāo)要求，選擇串窗數(shù)類型矩形窗、三角窗、漢寧

11、窗、哈明窗、凱塞窗等，并估計窗口長度No先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。原那么是在保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇主瓣的窗函數(shù)。 2構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)。 3計算h(n).。 4加窗得到設(shè)計結(jié)果。本次設(shè)計中選用哈明窗作為窗函數(shù)、采樣頻率為2000Hz通帶邊界頻率為100HZ,阻帶截至頻率為120HZ,通帶與阻帶波動分別為1歡5%代碼如下：Ft=2000;%采樣頻率fpts=100120;%通帶邊界頻率fp=100Hz，阻帶截止頻率fs=120Hzmag=10;dev=0.010.05;%通帶波動1%，阻帶波動5%n21,wn21,beta,ftype=kaiserord(fpts,m

12、ag,dev,Ft);%kaiserord估計采用凱塞窗設(shè)計的FIR濾波器的參數(shù)b21=fir1(n21,wn21,kaiser(n21+1,beta);%由fir1設(shè)計濾波器將乘法器的輸出信號通過低通濾波即可恢復(fù)原始信號，本次設(shè)計中用fftfilt函數(shù)來進(jìn)展FIR的濾波，詳細(xì)代碼如下：z21=fftfilt(b21,Ddsb);%FIR低通濾波subplot(5,2,9);plot(t,z21,'r');title('濾波后的DSB解調(diào)信號波形');T5=fft(z21);%求DSB信號的頻譜subplot(5,2,10);plot(abs(T5),'

13、r');title('濾波后的DSB解調(diào)信號頻譜');axis(0,200,0,1300000);第四章實驗調(diào)試及結(jié)果分析解調(diào)端乘法器的輸出信號經(jīng)過FIR低通濾波器，無法完全濾波。進(jìn)步采樣頻率后,可以實現(xiàn)濾波。采樣頻率的不同，濾波器采樣點數(shù)不同，頻率越高，點數(shù)密集程度越大，濾波效果也越好。FIR低通濾波器1h111«iiliij>1II|ia.11-J0-1-411一J11!_J_J_i111ciiaHi<>1II9*1'1i11IIIi廣.1、i1Iiii1iliiI|1l|pil|ii00.10.2030.4050.60.70.8

14、0.9FIR低通濾波的設(shè)計：4-1FIR低通濾波由上圖可知，該設(shè)計符合設(shè)計要求載波信號：蒙波信號.釉wMiwy刪00 002 0 0040.006 D 008 C 01載波信號頻譜178179181811824-2載波信號載波信號頻率3000Hz,其傅立葉變換后應(yīng)在23即18000附近，信號頻譜符合理論要求調(diào)制信號：4-3調(diào)制信號根據(jù)設(shè)計要求，調(diào)制信號應(yīng)由兩個不同的門函數(shù)構(gòu)成，調(diào)制信號頻率幾乎為0,由門函數(shù)的傅立葉變換波形為Sa函數(shù)，可知調(diào)制信號的頻譜應(yīng)為Sa函數(shù)的疊加與移位。觀察調(diào)制信號頻譜，符合要求。已調(diào)信號：4-4已調(diào)信號已調(diào)信號為載波與調(diào)制信號相乘，DSB信號的頻譜為調(diào)制信號頻譜的線性

15、搬移，存在上下邊頻，不存在載頻。已調(diào)信號波形，包絡(luò)為調(diào)制信號波形的絕對值。觀察波形及頻譜，符合要求。濾波后的波形：4-5濾波后信號濾波后的信號，應(yīng)與原始信號的波形上一致，幅值上會有所不同。實驗結(jié)果與分析一致。第五章總結(jié)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)是通信電子線路課程中一個重要的環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)通信必不可少的一門技術(shù)，也是通信專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門技術(shù)。課題在這里是把要處理的信號當(dāng)做一種特殊的信號，即一種“復(fù)雜向量來對待。也就是說，課題更多的還是表達(dá)了數(shù)字信號處理技術(shù)。從課題的中心來看，課題“基于Matlab的DSBM制系統(tǒng)仿真是希望將DSB調(diào)制與解調(diào)技術(shù)應(yīng)用于某一實際領(lǐng)域，這里就是指對信號進(jìn)展調(diào)制。作為存儲于計

16、算機(jī)中的調(diào)制信號，其本身就是離散化了的向量，我們只需將這些離散的量提取出來，就可以對其進(jìn)展處理了。這一過程的實現(xiàn)，用到了處理數(shù)字信號的強(qiáng)有力工具M(jìn)ATLAB通過MATLAB!幾個命令函數(shù)的調(diào)用，很輕易的在調(diào)制信號與載波信號的理論之間搭了一座橋。課題的特色在于它將調(diào)制信號看作一個向量，于是就把調(diào)制信號數(shù)字化了。那么，就可以完全利用數(shù)字信號處理和通信電子線路的知識來解決DSB調(diào)制問題。我們可以像給一般信號做頻譜分析一樣，來對調(diào)制信號做頻譜分析，也可以較容易的用數(shù)字濾波器來對解調(diào)信號進(jìn)展濾波處理。通過比較DSB®制與解調(diào)前后，調(diào)制信號的頻譜和時域，能明顯的感覺到DSBWI制后DSBW調(diào)與原

17、始的調(diào)制信號有明顯的不同,設(shè)計部同的濾波器得到的結(jié)果頁是不同的，通過仿真可以看到FIR低通濾波器要比IIR低通濾波器要濾的好。由此可見，調(diào)制信號主要分布在低頻段，而載波信號主要分布在高頻段。參考文獻(xiàn)1 樊昌信.通信原理.北京：國防工業(yè)出版社，2021.2 郝文.MATLAB圖形圖像處理應(yīng)用教程.北京：中國水利水電出版社，2002.3 徐金明.MATLAB實用教程.北京：清華大學(xué)出版社，2003.4 達(dá)新宇.通信原理實驗與課程設(shè)計.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003.附錄一t=-1:0.00001:5;A0=10;%載波信號振幅f=3000;%載波信號頻率w0=2*f*pi;Uc=A0.*cos

18、(w0*t);%載波信號subplot(5,2,1);plot(t,Uc);title('載波信號');axis(0,0.01,-15,15);T1=fft(Uc);subplot(5,2,2);plot(abs(T1);title('載波信號頻譜');axis(17800,18200,0,1000000);mes=mm(3);%調(diào)制信號subplot(5,2,3);plot(t,mes);title('調(diào)制信號');T2=fft(mes);subplot(5,2,4);plot(abs(T2);title('調(diào)制信號頻譜');axis(0,200,0,200000);Udsb=mes.*Uc;%DSB已調(diào)信號subplot(5,2,5);plot(t,Udsb);title('DSB已調(diào)波形');subplot(5,2,6);T3=fft(Udsb);%對DSB已調(diào)信號進(jìn)展傅里葉變換plot(abs(T3);title('DSB已調(diào)頻譜');axis(17800,18200,0,1000000);Ddsb=Udsb.*c