实验一常规双边带幅度调制系统设计及性能分析Word下载.doc

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AM信号产生的原理图如图1所示。

AM信号调制器由加法器、乘

法器和带通滤波器（BPF）组成。

图中带通滤波器的作用是让处在该频

带范围内的调幅信号顺利通过，同时抑制带外噪声和各次谐波分量进

入下级系统。

3.1AM信号时域表达式及时域波形图

AM信号时域表达式为

式中A0为外加的直流分量；

为输入调制信号，它的最高频率为m（t），fm无直流分量；

ωc为载波的频率。

为了实现线性调幅，必须要求

否则将会出现过调幅现象，在接收端采用包络检波法解调时，会产生严重的失真。

如调制信号为单频信号时，常定义为为调幅指数。

AM信号的波形如图2所示，图中认为调制信号是单频正弦信号，

可以清楚地看出AM信号的包络完全反应了调制信号的变化规律。

3.2AM信号频域表达式及频域波形图

对AM信号进行傅里叶变换，就可以得到AM信号的频域表达式

式中，M（ω）是调制信号的频谱。

AM信号的频谱图如图3所示。

通过AM信号的频谱图可以得出以下结论：

（1）调制前后信号的频谱形状没有变化，仅仅是信号频谱的位置

发生了变化。

（2）AM信号的频谱由位于±

cω处的冲激函数和分布在±

cω处两边的边带频谱组成。

（3）调制前基带信号的频带宽度为mf，调制后AM信号的频带宽度变为

一般我们把频率的绝对值大于载波频率的信号频谱称为上边带（USB），如图3中阴影所示，把频率的绝对值小于载波频率的信号频谱称为下边带（LSB）。

3.3AM信号的解调

AM信号的解调一般有两种方法，一种是相干解调法，也叫同步解

调法；

另一种是非相干解调法，也叫包络检波法。

由于包络检波法电

路很简单，而且又不需要本地提供同步载波，因此，对AM信号的解

调大都采用包络检波法。

（1）相干解调法

用相干解调法接收AM信号的原理方框如图4所示。

相干解调法一般由带通滤波器（BPF）、乘法器、低通滤波器（LPF）组成。

相干解调法的工作原理是：

AM信号经信道传输后，必定叠加有噪声，进入BPF后，BPF一方面使AM信号顺利通过，另一方面，抑制带外噪声。

AM信号（）AMst通过BPF后与本地载波cosctω相乘，进入LPF。

LPF的截止频率设定为cω（也可以为mω），它不允许频率大于截止频率cω的成分通过，因此LPF的输出仅为需要的信号。

图中各点信号表达式分别如下：

式中，常数为直流成分，可以方便地用一个隔直电容除去。

0/2A相干解调中的本地载波cos

ctω是通过对接收到的AM信号进行同步载波提取而获得的。

本地载波必须与发送端的载波保持严格的同频同相。

相干解调法的优点是接收性能好，但要求在接收端提供一个与发送端同频同相的载波。

（2）非相干解调法

AM信号非相干解调法的原理框图如图5所示，它由BPF、线性包络检波器（linearenvelopedetector，简称LED）和LPF组成。

图中BPF的作用与相干解调法中的BPF作用完全相同；

LED把AM信号的包络×

LPF图4AM信号的相干解调法直接提取出来，即把一个高频信号直接变成低频信号；

LPF起平滑作用。

包络检波法的优点是实现简单、成本低、不需要同步载波，但系统抗噪声性能较差（存在门限效应）。

四、实验要求

1．在MATLAB和SIMULINK开发平台上设计常规双边带幅度调制、相干解调系统。

系统参数如下：

信源取频率为3K、幅度为1的正弦信号，载波频率为信源频率的30倍，调制指数为2/3；

2．测试调制前后信号波形、信号谱频；

3．比较信道输入信噪比分别为1和20两种情况下，输出波形有何不

同。

系统仿真步长设为1e-6，仿真时间设为3秒；

4．测试上述系统的输出信噪比，并用数字显示器显示；

（仿真时间设

为0.2秒）

5．用MATLAB语言编程，绘出输出信噪比与输入信噪比之间的关系。

五、实验过程与结果

1、设计常规双边带幅度调制、相干解调系统

参数设置：

SignalGenerator

信源信号载波信号频率为信源的30倍

Constantvalue为1.5，

滤波器设置

采样时间设置

在Simulation->

Modelconfigurationparameters中按下图设置

设置Vectorscope，横纵坐标范围。

其他模块按默认设置即可。

将AWGNChannel中信噪比选择SNR，设置为1，仿真结果如下：

调制前调制后

信号波形如下：

将AWGNChannel中信噪比选择SNR，设置为20，仿真结果如下：

调制前调制后

2、测试上述系统的输出信噪比

滤波器：

dB：

其他设置同1.

仿真0.3秒，结果如下：

与设置的信噪比20有点误差。

3、绘出输出信噪比与输入信噪比之间的关系

将AWGNChannel中信噪比选择SNR，设置为x（i），Toworkspace模块变量名为simout，仿真文件名tx.mdl,代码如下：

运行结果如下图：

将仿真模型SNR设置不同值，仿真结果与上图对比一致。

六、实验心得

1、试验中设计仿真系统都是通过参考模型图搜索模块，对于常用模块，要知道其功能，才能知道它的分类，以后要用的时候就可以直接在模块库中选择。

2、本次实验难点主要在于各模块参数设置，要将每一步设置与实验原理对应，方便理解。

3、在做绘出输出信噪比与输入信噪比之间的关系时，遇到发现输出图形几乎为一条直线，与实验预期结果不同，经过排查，是没有将仿真模型的SNR设置为向量x（i），导致输出y不会随x的改变而改变。

遇到问题一定要积极寻找解决方案。