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模拟调制系统与数字基带传输系统建模与仿真毕业设计

来源:用户分享 时间:2025/5/31 15:40:34 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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标准调幅就是常规双边带调制,简称调幅。将基带信号m(t)与一个直流分量A0叠加后再与载波cos?ct相乘,便可产生调幅信号Sm(t)。其AM调制原理图如图2-1所示。

图2-1 AM调制原理图

m?t?Sm?t?A0cos?ct其时域表达式为

(2-1)

若m(t)为确知信号,则幅度调制信号的频域表达式为

(2-2)

式中,A0为外加的直流分量,m(t)可以是确知信号也可以是随机信号,但通常要求其均值为0,即m(t)?0。

在AM信号中,载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送。解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调制信号中恢复出原基带信号,解调的方法一般有两种:(1)相干解调;(2)非相干解调,又名包络检波。此处采用相干解调,解调原理图如图2-2所示。

Sm?t?Sp?t?LPFSd?t?cos?ct图2-2 相干解调原理图

由AM信号的频域表达式2-2可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现,将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波cos?ct,得表达式2-3所示。

(2-3)

由式2-3可知,只要用一个低通滤波器,就可以将第1项与第2项分离,如表达式2-4所示。AM调制典型波形和频谱如图所示:

3

图2-3 AM调制典型波形和频谱

(2-4)

由于AM调制解调后存在直流分量,去除直流分量得

(2-5)

相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足,则会破坏原始信号的恢复。 2.1.2 DSB调制与解调

在幅度调制的一般模型中,若假设滤波器为全通网络H(?)?1,调制信号m(t)中无直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号,或称抑制载波双边带调制信号,简称双边带信号[11]。与AM信号相比,因为不存在载波分量,所以它的调制效率是100%。其DSB调制的原理图如图2-4所示。

m(t)SDSB(t)

cos?ct图2-4 双边带调制原理图

图2-4中m(t)为基带信号,cos?ct为载波,SDSB(t)为DSB已调信号。 其时域表达式为

(2-6) 其频域表达式为

(2-7)

4

可见,DSB信号的包络不再与m(t)成正比,故不能进行包络检波,需采用相干解调。除了不再含有载频分量离散谱外,DSB信号的频谱与AM信号的完全相同,仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号,它的带宽与AM信号相同,也为基带信号带宽的两倍,即

(2-8)

式2-8中BM为调制信号带宽,fH为调制信号的最高频率。

双边带解调需要采用相干解调,其接收端必须提供一个与接收的已调载波同频同相的相干载波,它与已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号。

DSB信号只能运用相干解调,其模型与AM信号相干解调时完全相同,此时乘法器输出表达式如2-9所示。其典型波形和频谱如图2-5所示:

m(t)Ot-?HOcos?0tOt-?cOM(?)?c??HSDSB(?)?sDSB(t)O载波反相点t-?cO2?H

?c?图2-5 DSB调制典型波形和频谱

(2-9)

经低通滤波器滤除高频分量,得

(2-10)

相比较AM调制而言,抑制载波的双边带幅度调制节省了载波发射功率,调制效率高,调制电路简单,仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽,为基带信号的2倍。

2.2 幅度调制与解调的程序与仿真

2.2.1 AM调制与解调的程序与仿真

(1)仿真基本参数

系统仿真前定义采样间隔ts,载波频率fc,噪声系数sigma,和时间长度t。具体如下:

5

ts=1.e-4; t=-0.04:ts:0.04 ; fc=500; sigma=0.3 ; (2)生成调制信号

仿真中采用时间长度[-0.02 0.02]高度为1的三角脉冲波形作为调制信号。 % 生成调制信号

m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02);%调整信号m_sig由两个三角脉冲波形左右平移后叠加生成。

(3 )AM调制器

在MATLAB中使用如下的语句对发射信号进行调制: % 调制过程

s_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t));

%AM信号由调制信号m_sig叠加直流分量后乘以载波并混以噪声形成。 cos(2*pi*fc*t);% 载波信号,fc为载波频率。 randn(size(t));%代表服从正态分布的噪声。 (4)相干解调器

相干解调依靠接收端提供跟发送端同频同相的高频载波% 产生本地接收载波 s_carr =cos(2*pi*fc*t); % 同步解调

s_dem=s_am.*s_carr; % 定义lfft变量

Lfft=length(t);%取时间区间的长度并赋值给Lfft。

Lfft=2^ceil(log2(Lfft)+1);%将Lfft重新转化成为更大的偶数Lfft。 ceil;%向正无穷大的方向取整 % 绘制解调后信号频谱

S_dem=fftshift(fft(s_dem,Lfft)/(length(t))); % 生成低通滤波器

h=fir1(60,[B_m*ts]);%设计低通滤波器频域相应,其中滤波器阶数60,截至频率75Hz。

% 低通滤波

s_rec=filter(h,1,s_dem);%理想低通滤波器filter滤除s_dem中的高频分量得恢复信号s_rec。

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cos(?ct)乘以接收信号,

再经低通滤波器提取低频分量来恢复出原调制信号。具体程序实现如下:

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