基于matlab的信号调制与解调—matlab课程设计说明书

基于matlab的信号调制与解调—matlab课程设计说明书内容摘要：

式中 为外加的直流分量 , 可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为 0，即 AM 信号的典型波形和频谱分别如图 2（ a）（ b） 所示，图中假定调制信号 的上限频率为。 显然，调制信号 的带宽为。 武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 2 图 2 AM信号的波形和频谱 常规双边带的解调 调制过程的逆过程叫做解调。 AM 信号的解调是把接收到的已调信号 还原为调制信 号。 包络检波器输出的信号中，通常含有频率为 的波纹，可由 LPF 滤除。 图 3串联型包络检波器电路及其输出波形 由 的波形可见， AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。 包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成，如图 35所示 由图 2 可见， AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。 包络检波属 于非相干解调，其特点是： 解调效率高，解调器输出近似为相干解调的 2倍；解调电路简单，特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 3 低实现难度。 故几乎所有的调幅（ AM）式接收机都采用这种电路。 AM 信号的频谱 是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画 斜线的部分为下边带）。 上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。 显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。 故 AM信号是带有载波的双边带信号，它的 带宽 为基带信号带宽的两倍，即 式中， 为调制信号 的带宽， 为调制信号的最高频率。 采 综上所述，可以看出，采用常规双边带幅度调制传输信息的好处是解调电路简单，可 采用包络检波法。 缺点是调制效率低，载波分量不携带信息，但却占据了大部分功率，白白浪费掉。 如果抑制载波分量的传送，则可演变出另一种调制方式，即抑制载波的双边带调幅 武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 4 2 抑制载波的双边带调幅 与解调 双边带幅度调制的基本原理 在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（ ＝ 1），调制信号 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（ DSBSC）调制信号，简称双边带（ DSB）信号。 DSB 调制器模型如图 4所示。 图 4 DSB调制器模型 可见 DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其 时域和频域表示式分别为 由图 2 可见， AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。 AM 信号的频谱 是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。 上边带的频谱与原调制信号的频谱 结构相同，下边带是上边带的镜像。 显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。 故 AM信号是带有载波的双边带信号，它 的带宽为基带信号带宽的 2 倍，即 式中， 为调制信号 的带宽， 为调制信号的最高频率。 武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 5 DSB 信号的解调 相干解调的原理 由 AM信号的频谱可知，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。 相干解调的原理框图如图 5所示。 图 5相干解调的模型框图 将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得 由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第 1 项与第 2 项分离，无失真的恢复出原始的调制信号 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。 DSB 信号解调 DSB 信 号只能采用相干解调， 其模型与 AM 信号相干解 调 时完全相同，如图 4所示。 此时，乘法器输出 武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 6 经低通滤波器滤除高次项，得 即无失真地恢复出原始电信号。 抑制载波的双边带幅度调制的好处是，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。 武汉理工大学《 MATLAB》课程设计说明书 7 3 单边带调制与解调 由于 DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。 这就又演变出另一种新的调制 方式 ―― 单边带调制（ SSB）。 SSB 信号的产生 产生 SSB 信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。 滤波法 用滤波法实现单边带调制的原理图如图 6 所示， 图中的 为单边带滤波器。 产生 SSB 信号最直观方法的是，将 设计成具有理想高通特性 或理想低通特性 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 即为 ，产生下边带信号时 即为。 图 6 SSB信号的滤波法产生 显然， SSB 信号的频谱可表示为 用滤波法形成 SSB 信号， 原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。 这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。 滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。 而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到。