模拟单边带调幅及解调设计Word文档下载推荐.docx

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产生300~3400Hz的调制信号，画出时域波形及频谱；

产生载波信号，频率自定义，画出时域波形及频谱；

产生加性高斯白噪声，画出时域波形及频谱；

单边调幅，画出叠加噪声后的调制信号和已调信号的波形及频谱；

设计滤波器，画出幅频响应图；

解调，画出解调后的信号时域波形及频谱，并对比分析。

扩展要求：

调制信号、载波信号、噪声信号及滤波器参数可变。

指导教师签名：

2011年12月27日

二、指导教师评语：

2011年月日

三、成绩

验收盖章

2010年月日

模拟单边带调幅及解调

1设计目的

由于AM、DSB所需传输的带宽是信号的2倍，这样就降低了系统的有效性。

由于从信息传输的角度讲，上、下两个边带所包含的信息相同，因此只传送一个边带即可以传送信号的全部信息。

因此SSB单边带调幅具有最窄的传输带宽，最高的信道利用率。

2设计原理

1、SSB模拟单边带调制的原理：

AM的时域表示

幅度调制—用基带信号f（t）去迫使高频载波的瞬时幅度随f（t）的变化而变化.

其中ωc为载波角频率;

θc为载波起始相位;

A0为载波幅度

当调制信号为单频余弦时

令

则

其中βAm=Am/A0<

=1，称为调幅指数。

调制信号为确定信号时，已调信号的频谱

已知f（t）的频谱为F（ω）,由付里叶变换：

由此可得

调制前后的频谱如图所示。

由于上下边带携带的信息是一样的，所以我们只要将上下边带用滤波器滤除其中的一个，只保留上（下）边带即可。

滤波法：

SSSB（ω）=SDSB（ω）H（ω）

原理框图如下：

滤波法产生单边带信号：

单边带信号形成的频谱变换

2、窗函数法设计FIR数字滤波器：

窗函数法就是设计FIR数字滤波器的最简单的方法。

它在设计FIR数字滤波器中有很重要的作用，正确地选择窗函数可以提高设计数字滤波器的性能，或者在满足设计要求的情况下，减小FIR数字滤波器的阶次。

常用的窗函数有以下几种：

矩形窗（Rectangularwindow）、三角窗（Triangularwindow）、汉宁窗（Hanningwindow）、海明窗（Hammingwindow）、布拉克曼窗（Blackmanwindow）、切比雪夫窗（Chebyshevwindow）、巴特里特窗（Bartlettwindow）及凯塞窗（Kaiserwindow）。

w（n）：

窗函数序列

要选择合适的形状和长度

加窗函数的影响：

♦不连续点处边沿加宽形成过渡带，其宽度（两肩峰之间的宽度）等于窗函数频率响应的主瓣宽度。

滤波器真正的过渡带比这个数值要小。

♦在处出现肩峰值，两侧形成起伏振荡，振荡的幅度和多少取决于旁瓣的幅度和多少

♦改变N只能改变窗谱的主瓣宽度，但不能改变主瓣与旁瓣的相对比例。

其相对比例由窗函数形状决定，称为Gibbs（吉布斯）效应

在MATLAB中，实现矩形窗的函数为boxcar和rectwin，其调用格式如下：

w=boxcar（N）

w=rectwin（N）

其中N是窗函数的长度，返回值w是一个N阶的向量，它的元素由窗函数的值组成。

实际上，w=boxcar（N）等价于w=ones（N,1）。

在MATLAB中，实现三角窗的函数为triang，调用格式为：

w=triang（N） 

在MATLAB中，实现汉宁窗的函数为hann，调用格式如下：

w=hann（N）

w=hann（N,’sflag’）

Hann函数中的参数sflag为采样方式，其值可取symmetric（默认值）或periodic。

当sflag＝symmetric时，为对称采样；

当sflag＝periodic时，为周期采样，此时hann函数计算N+1个点的窗，但是仅返回前N个点。

在MATLAB中，实现海明窗的函数为hamming，调用格式分别如下：

w=hamming（N）

w=hamming（N,'

sflag'

）

其中sflag的用法同上。

在MATLAB中，实现布拉克曼窗的函数为blackman，调用格式如下：

w=blackman（N）

w=blackman（N,'

在MATLAB中，实现切比雪夫窗的函数为chebwin，调用格式为：

w=chebwin（N,r）

其中r表示切比雪夫窗函数的傅里叶变换旁瓣幅度比主瓣低rdB（其默认值为100dB），且旁瓣是等纹波的。

在MATLAB中，实现巴特里特窗的函数为bartlett，调用格式为：

w=bartlett（N）

在MATLAB中，实现凯塞窗的函数为kaiser，调用格式为：

w=kaiser（N,beta）

其中beta为窗函数的参数β。

各种窗函数的性能比较可见表4-2，在设计FIR滤波器的过程中可以根据要求选择合适的窗函数：

表4-2 

各种窗函数的性能比较

窗 

函 

数

第一旁瓣相对于主瓣衰减/dB

主 

瓣 

宽

阻带最小衰减/dB

矩形窗

–13

4π/N

21

三角窗

–25

8π/N

25

汉宁窗

–31

44

海明窗

–41

53

布拉克曼窗

–57

12π/N

74

凯塞窗

可调

切比雪夫窗

3、功率谱密度分析

通信中，调制信号通常是平稳随机过程。

其功率谱密度与自相关函数之间是一对付氏变换关系。

这样就可以先找到信号的自相关函数，然后通过付氏变换来实现信号的功率谱密度。

3详细设计步骤

1、为了使调制过程中的参数，可变，首先定义了一些变量，要求用户在使用的过程中，进行输入参数，其中调制信号的频率在300-3400HZ之间，超过这个范围，将有可能会产生失真。

2、利用matlab绘制已知信号y:

根据y的表达示y=（A+yt）.*cos（2*pi*fr*t）参数由用户设定，故利用时间t与y的关系，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。

具体图形如图1。

利用快速傅立叶变换对输入信号做fft,以便得到信号的频谱。

如图1所示：

3、利用matlab绘制载波信号：

设置输入载波，其参数由用户来设定,根据由给定的载波为yc=B*cos（2*pi*fc*t），这里取fc=10000。

得出余弦信号及其频谱的画法，这样再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

具体图形如下图所示：

4、利用matlab绘制高斯信号：

根据y4=randn（1,length（t））绘出（0，1）分布的高斯白噪声，利用快速傅立叶变换绘出其频谱，这样再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

5、利用matlab绘制加噪信号：

利用y6=y+y4将信号进行加噪，然后用fft进行频谱分析，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

5、利用matlab画出加噪后的双边带调幅信号：

根据yv=y6.*yc+yc画出其时域波形，根据FFT画出其频谱，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

6、利用matlab画出滤波器的频率响应图：

利用凯撒函数进行窗函数法设计FIR滤波器，然后利用[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord（[fcp1],[10],[0.050.01],fs）来计算凯撒窗的各参数，画出其频率响应图，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

7、利用matlab画出经过低通滤波后的已调波：

根据FFT来确定已调波的频谱，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

8、利用matlab来画出解调信号的低通滤波器频率响应：

利用凯撒函数进行窗函数法设计FIR滤波器，然后利用[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord（[p3p2],[10],[0.050.01],fs）来计算凯撒窗的各参数，画出其频率响应图，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

9、利用matlab来画出已调信号的波形及频谱：

根据快速傅立叶变换来进行频谱分析，再利用subplot函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。

四、设计结果及分析

根据由傅立叶变换得到的频谱进行分析，结果基本符合调制原理，但是由于各种噪声以及误差的影响，有的地方有些许的失真。

五、体会

本设计要求采用matlab或者其它软件工具实现对信号进行但边带调幅和解调，并且绘制相关的图形。

通过设计完成了题目的要求。

本次设计，首先针对题目进行分析，将所涉及的波形，频谱及相关函数做了研究，大体撒谎能够把握了设计的流程以及思路。

再通过查阅相关资料，能对相关的知识做正确的记录，以便随时查看。

在问题的分析阶段中，就原始信号的频率和载波信号的频率做了比较，确定了具体的方案后，在针对matlab中的有关画图处理函数进行学习和分析，这样就提高了学习的针对性，同时节约了设计的时间。

在设计过程中，也遇到了许多的困难。

由于一开始对知识的掌握程度不够，所以课程设计曾一度停滞不前，但在后面的学习及讨论过程中，最终解决了问题。

此外在分析所设计的图中，根据相关的通信原理知识可以对结果作出判断，这样就提高了自己的相关知识，同时加深了对matlab的运用。

由于本次设计运用了不同的知识，这样我就可以更好的将不同科目的知识进行联系学习，对牢靠的学习有着巨大的支持！

同时真诚感谢何燕玲老师给予的大力支持和帮助指导！

参考文献

[1]曹志刚钱亚生.现代通信原理.清华大学出版社，2006年10月第24版

[2]张志涌.精通matlab6.5版.北京航天航空大学出版社，2005年8月

[3]程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社，2006年10月

[4]刘树棠.信号与系统.西安交通大学出版社2005年4月

[5]刘毅敏.基于matlab的调制解调器的设计.武汉科技大学