【正文】 利！ ”的知行觀。 在本次的設(shè)計(jì)中，雖然 matlab 對系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真的結(jié)果比較直觀大大的提高了可視化，但是在編寫程序中要精心和耐心，程序里的每一個(gè)語句包括標(biāo)點(diǎn)符號都不容一點(diǎn)錯(cuò)誤，軟件的實(shí)用性確實(shí)高但需要我們花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行精細(xì)的學(xué)習(xí)。 通過本次的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步的掌握了調(diào)制與解調(diào)、包絡(luò)檢波和同步檢波以及濾波器設(shè)計(jì)的具體原理與設(shè)計(jì)步驟。 載波頻率為系統(tǒng)的最高工作頻率，而設(shè)計(jì)仿真的采樣率應(yīng)為 10 倍的最高工作頻率，所以系統(tǒng)的取仿真步長為： 8max1 / 1 0 6 . 2 3 * 1 0stept f s??? (51) 相應(yīng)的仿真采樣率是仿真帶 寬的兩倍，因而仿真帶寬為： 1 / 2 8 0 2 5 . 7stepw t K H z?? (52) 基帶測試正弦信號為： ( ) cos 2m t A Ft?? (53) 載波： ( ) cos 2 cc t ft?? (54) 調(diào)制輸出信號： ( ) (1 c o s 2 ) c o s 2acs t m F t f t???? (55) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 設(shè)調(diào)制度為 am 則 ()st 的輸出平均功率為： 21 / 2 / 4aPm?? (56) 假如信道是沒有衰減的，設(shè)加入的噪聲功率譜的密度是 0/2N ，則仿真帶寬內(nèi)的噪聲采樣值的方差應(yīng)為： 2 / 2 * 2ooN W N W? ?? (57) 假設(shè)接收選頻濾波器的帶寬和增益分別為 B 和 1，那么選頻濾波器的輸出噪聲功率應(yīng)為： / 2 * 2ooN N B N B?? (58) 因而可得接收選頻濾波器的輸出信噪比為： 2/ / / ( / )o u t oS N R P N P N B P B W?? ? ? (59) 最終可求的信道中噪聲的方差： 2 / outPW SNR B? ? (510) 由以上的公式可以編寫程序計(jì)算出信道中噪聲的方差，并由方差值和其他的已知數(shù)值作為仿真系統(tǒng)的參數(shù)。 載波：將載波設(shè)置為初相位為 0，頻率范圍為 550~1605Hz 內(nèi)的給定幅值正弦波。而調(diào)幅廣播的頻率更寬的原因在于在實(shí)際的廣播傳輸聲音時(shí)還要播出音樂需要更寬的頻 帶。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 5 設(shè)計(jì)實(shí)例分析 調(diào)幅廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 最早期的無線電傳輸技術(shù)就是基于模擬信號幅度調(diào)制的技術(shù)，用聲音信號控制高頻率的正弦信號的幅度，然后把高頻率的正弦 信號進(jìn)行幅度放大再通過天線以電磁波的形式發(fā)射出去。在 Mat lab 軟件的操作環(huán)境下，我們可以用函數(shù)的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)對各種偽隨機(jī)數(shù)的使用。 隨機(jī)數(shù)列發(fā)生源：可以產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的整數(shù)序列，其基本參數(shù)有采樣時(shí)間、整數(shù)元數(shù)、是否用一維的向量表達(dá)輸出信號和是否基于幀格式的輸出。信源的使用選擇是根據(jù)設(shè)計(jì)要求的不同而定的。由信號的性質(zhì)不同可將信源分為確定信源、統(tǒng)計(jì)信源和偽隨機(jī)碼源等等。同步檢波器需加一個(gè)具有相同電壓、頻率和相位的載波，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 將已調(diào)信號與載波相乘來實(shí)現(xiàn)信號的解調(diào)。只有在高信噪比的情況下，包絡(luò)檢波的性能才與相干解調(diào)的性能相近，包絡(luò)檢波的性能是隨著信噪比的降 低而減弱的，當(dāng)信噪比低于某一值時(shí)包絡(luò)檢波性能將急劇下降，這種現(xiàn)象即為門限效應(yīng)。從 SSB 信號頻譜圖中還可以看出， SSB 信號的帶寬和原調(diào)制信號的 帶寬是相同的，因此單邊帶調(diào)制提高了頻帶的利用率。在MATLAB/simulink 模塊中實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制信號的仿真模型如 圖 413 所示。 單邊帶調(diào)制（ SSB） 由前兩節(jié)所述可知，常規(guī)雙邊帶調(diào)幅和抑制載波雙邊帶調(diào)幅是由完全對稱的上、下兩個(gè)邊帶組成，且兩個(gè)邊帶包含的信息是完全相同的。根據(jù)以上所述原理，可在 MATLAB 中設(shè)計(jì)仿真模型圖如圖 410 所示。為避免出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象確保包絡(luò)檢波時(shí)沒有失真現(xiàn)象，應(yīng)滿足 Ao≧ |m(t)|max。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 圖 48 四路信號波形圖 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（ AM） 在幅度調(diào)制器的一般模型中，若濾波器的特性 H(ω)=1，調(diào)制信號 m(t)與直流部分 Ao 疊加后再與 載波相乘，則輸出信號 Sm(t)就為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅（ AM）信號。 DSB 信號解調(diào)后的信號頻譜應(yīng)與原信號的頻譜相同，基本在零頻譜位置附近，如圖 47 可觀測出 DSB 解調(diào)信號的頻譜圖。 DSB 信號的兩個(gè)邊帶是上下 對稱的，頻譜與常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號的完全一致，因此， DSB 信號的寬帶是基帶信號帶寬的兩倍，即 DSB 信號與 AM 信號的帶寬相同。 圖 45 一般的幅度調(diào)制的模型 如上圖幅度調(diào)制器的模型中，根據(jù)濾波器的特性不同有各種各樣的幅度調(diào)制信號。通信系統(tǒng)中具有多種不同的信道，為適應(yīng)其不同 的信道情況要對原始的信號進(jìn)行調(diào)制，然后在接收端實(shí)現(xiàn)解調(diào)從而還原出初始信號。仿真圖如圖 44 所示。)。 subplot(2,1,2)。)。 plot(f, 20*log10(abs(H_z)))。 f=0:40:4000。 [b,a]=butter(n, Wn)。 R_s=25。 f_N=8000。 濾波器特性的圖示 MATLAB 提供了計(jì)算線性系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的程序指令。參數(shù) ftype 為 high 時(shí)計(jì)算的是高通濾波器，為 stop 時(shí)計(jì)算的為帶阻濾波器。返回值 n 是設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)的最低系數(shù)階數(shù)， Wn是數(shù)字濾波器的 3dB 歸一化截止頻率， fn 是模擬濾波器的 3dB 截止頻率。數(shù)字濾波器還需考慮采樣頻率參數(shù)，除此之外，還需考 慮阻帶起始?xì)w一化頻率以及通帶截止歸一化頻率。模擬低通濾波器是所有濾波器的基礎(chǔ)，其他類型的濾波器可由模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換而來，因此模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)是濾波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。若一個(gè)連續(xù)函數(shù) h(t)為濾波器的沖擊響應(yīng)，那么稱這個(gè)濾波器為模擬濾波器，用拉普拉斯變換的 H(s)表示其傳遞函數(shù)。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 4 基本通信系統(tǒng)主要模塊的建模與分析 濾波器的設(shè)計(jì) 濾波器的類型與參數(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì) 濾波器是用于消除信號中的噪聲或者其他不想要的部分信號的電子系統(tǒng)，這種處理信 號的功能增強(qiáng)了信號所需的成分。 通信系統(tǒng)模型中傳輸?shù)膶ο笠蚪７抡娴哪康牟煌?各不相同，有比特、符號的邏輯元素傳輸，此外，信號波形的傳輸也可作為建模傳輸?shù)膶ο蟆?型設(shè)計(jì)階段的層次描述不在乎系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)把子系統(tǒng)模塊看作為一個(gè)黑箱子，由此可以提高本階段的仿真計(jì)算效率。 信 源 信源編碼器 信道編碼器 解調(diào)器 解調(diào)器 信道解碼器 信 宿 噪聲和 干擾源 發(fā)送設(shè)備 接受設(shè)備 信 道 信道解碼器 圖 33 數(shù)字通 信系統(tǒng)模型圖 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 圖 34 點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)分層建模的最高層次模型圖 對于模擬通信系統(tǒng)來說也可以用這些子系統(tǒng)方框建模。 圖中每個(gè)子系統(tǒng)都由一個(gè)方框表示，如此任何的通信系統(tǒng)都可以由該模型描述。傳輸?shù)男盘栐诮邮斩私?jīng)過時(shí)域和頻域的處理后被送到解調(diào)器，由解調(diào)器轉(zhuǎn)換輸出的基帶數(shù)字 信號經(jīng)過信道譯碼器的處理后送至信源解碼器，信源解碼器輸出的信號將送入信宿中。 數(shù)字通信系統(tǒng)的概念模型 數(shù)字通信系統(tǒng)就是將信源輸出的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再進(jìn)行處理及傳輸?shù)南到y(tǒng)。 模擬通信系統(tǒng)的概念模型 如果在發(fā)送設(shè)備中沒有把信源輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而是對模擬信號進(jìn)行放大、濾波或者是調(diào)制的時(shí)域頻域的直接處理，然后就進(jìn)行信號的傳輸，稱這樣的系統(tǒng)為模擬通信系統(tǒng)。與發(fā)送設(shè)備功能相對應(yīng)的是接收設(shè)備，它可以盡可能的將接收到的含噪聲且畸變信號正確提取出有價(jià)值的信號。發(fā)送設(shè)備負(fù)責(zé)信號的各種處理，如不同物理量表示的信號之間的轉(zhuǎn)換或者不同形式信號之間的轉(zhuǎn)換。多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 3 通信系統(tǒng)仿真模型的設(shè)計(jì) 通信系統(tǒng)的基本模型 通信系統(tǒng)是指負(fù)責(zé)將包含信息的消息從發(fā)送端有效地傳送到 接收端的系統(tǒng)。 圖 24 當(dāng)前目錄窗口 仿真環(huán)境 本節(jié)主要介紹 Simulink 仿真環(huán)境的基本操作，首先 Simulink 是設(shè)計(jì)模型和仿真分析的一種工具， 可以通過模型的建立將一些難以處理的問題進(jìn)行建模分析。 圖 22 工作空間窗口 命令歷史窗口 所有執(zhí)行過的命令窗口都會在該窗口中顯示，如此方便查看或調(diào)用曾經(jīng) 執(zhí)行的命令。命令 窗口中“ ”為命令提示符，在其后面可輸入命令程序。 Matlab 的桌面中窗口及菜單項(xiàng)是有變化的，一下僅介紹幾種常用窗口界面。首先，simulink 提供了多種演示模型，可以研究線性和非線性的模型，也可以對難以處理的問題進(jìn)行建模分析。除此之外，也可以將一些編寫的經(jīng)典應(yīng)用程序存儲到 MATLAB 函數(shù)庫中，用戶可以直接現(xiàn)在進(jìn)行調(diào)用。 MATLAB 的數(shù)值計(jì)算能力在數(shù)學(xué)類應(yīng)用軟件中名列前茅，與 Maple、Mathematica 合稱為三大數(shù)學(xué)軟件。在 MATLAB 中的 Simulink 工具箱對通信系統(tǒng)模型進(jìn)行搭建，并對通信系統(tǒng)模型中的各模塊進(jìn)行波形仿真，可以將抽象的理論轉(zhuǎn)化成形象化的圖像，這樣就讓學(xué)習(xí)通信