【文章內容簡介】 結果進行分析。幅度調制時用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調制器的一般模型如圖所示：圖21 幅度調制器的一般模型圖中，m(t)為調制信號，sm(t)為已調信號，h(t)為濾波器的沖激響應，則已調信號的時域和頻域一般表達式分別為Sm(t)=[m(t)coswct]*h(t)Sm=12[M(w+wc)+M(wwc)]H(w)式中，M(w)為調制信號m(t)的頻譜，H(w)219。h(t)，wc為載波角頻率。由以上表達式可見，對于幅度調制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結構上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內的簡單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調制通常又稱為線性調制，相應地，幅度調制系統(tǒng)也稱為線性調制系統(tǒng)。在上圖的一般模型中，適當選擇濾波器的特性H(w)，便可得到各種幅度調制信號，例如：常規(guī)雙邊帶調幅（AM）、抑制載波雙邊帶調幅（DSBSC）、單邊帶調制（SSB）和殘留邊帶調制（VSB）信號等。 普通調幅（AM）的基本原理、頻譜及帶寬在上圖中，若假設濾波器為全通網(wǎng)絡（＝1），調制信號疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信塔里木大學信息工程學院課程設計號就是常規(guī)雙邊帶調幅（AM）信號。AM調制器模型如下圖所示。圖22 AM調制器模型AM信號的時域和頻域表達式分別為SAM(t)=[A0+m(t)]coswc(t)=A0coswc(t)+m(t)coswc(t)SAM(w)=pA0[d(w+wc)+d(w+wc)]+12[M(w+wc)+M(w+wc)]式中，A0為外加的直流分量；m(t)可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0，即m(t)=0AM信號的典型波形和頻譜分別如下圖（a）、（b）所示，圖中假定調制信號顯然，調制信號的帶寬為Bm=fh。的上限頻率為wh。圖23 AM信號的典型波形和頻譜圖由圖（a）可見，AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m(t)成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。但為了保證包絡檢波時不發(fā)生失真，必須滿足A0179。m(t)max，否則將出現(xiàn)過調幅現(xiàn)象而帶來失真。由它的頻譜圖可知，AM信號的頻譜SAM(t)是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即BAM=2fh=2Bm式中，Bm=fh為調制信號的帶寬，fh為調制信號的最高頻率。 AM信號的解調調制過程的逆過程叫做解調。AM信號的解調是把接收到的已調信號SAM(t)還原為調制信號m(t)。AM信號的解調方法有兩種：相干解調和包絡檢波解調。這里用的是相干解調。由AM信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調的原理框圖。塔里木大學信息工程學院課程設計圖24 相干解調原理圖將已調信號乘上一個與調制器同頻同相的載波，得：SAM(t)coswct=[A0+m(t)]coswct=212[A0+m(t)]+[A0+m(t)]cos2wct由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將塔里木大學信息工程學院課程設計用濾波法實現(xiàn)單邊帶調制的原理圖如圖所示，圖中的HSSB(w)為單邊帶濾波器。產(chǎn)生SSB信號最直觀方法的是，將HSSB(w)設計成具有理想高通特性的Hh(w)或理想低通特性Hl(w)的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個邊帶通過，而濾除另一個邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號時HSSB(w)即為Hh(w)，產(chǎn)生下邊帶信號時HSSB(w)即為Hl(w)。圖26 SSB信號的濾波法產(chǎn)生顯然，SSB信號的頻譜可表示為：SSSB(w)=SDSB(w)HSSB(w)=12[M(w+wc)+M(wwc)]HSSB(w)用濾波法實現(xiàn)SSB信號，原理框圖簡潔、直觀，但存在的一個重要問題是單邊帶濾波器不易制作。這是因為，理想特性的濾波器是不可能做到的，實際濾波器從通帶到阻帶總有一個過渡帶。濾波器的實現(xiàn)難度與過渡帶相對于載頻的歸一化值有關，過渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實現(xiàn)。而一般調制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過調制后得到的DSB信號的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過一個邊帶而濾除另一個，要求單邊帶濾波器在fc附近具有陡峭的截止特性――即很小的過渡帶，這就使得濾波器的設計與制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，實際中往往采用多級調制的辦法，目的在于降低每一級的過渡帶歸一化值，減小實現(xiàn)難度。從SSB信號調制原理圖中不難看出，SSB信號的包絡不再與調制信號m(t)成正比，因此SSB信號的解調也不能采用簡單的包絡檢波，需采用相干解調，如圖所示。圖27 SSB信號的相干解調此時，乘法器輸出： Sp(t)=SSSB(t)coswct===121m(t)coswctm212)[m(t)coswctmm(t)sinwct]coswct1)m(t)coswctsinwct21))m(t)coswctmm(t)sin2wct44經(jīng)過低通濾波后的解調輸出為：1mo(t)=m(t)4因而可得到無失真的調制信號。綜上所述，單邊帶幅度調制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調制效率高；頻帶寬度只有雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點是單邊帶濾波器實現(xiàn)難度大。m(t)cos2wct+塔里木大學信息工程學院課程設計Simulink仿真與分析 普通調幅（AM）的仿真與分析DSB AMSignalGeneratorDSB AMModulatorPassbandZeroOrderHoldBFFTSpectrumScope圖31 AM頻譜模塊圖32 AM頻譜圖塔里木大學信息工程學院課程設計3ConstantDivideScopeDivide1Sine WavebutterSine Wave1Sine Wave2AnalogFilter Design圖33 AM調制解調模塊圖34 AM調制解調波形圖分析：由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結構與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，AM信號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。對AM信號的解調采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方式是使調制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。由AM仿真分析可得出：（1）此調制方式占用頻帶較寬，已調信號的頻帶寬度是調制信號的頻帶的兩倍；（2）由于被調信號的包絡就是調制信號疊加一個直流，所以容易實現(xiàn)峰值包絡解調；（3）含有正弦載波分量，即有部分功率耗用在載波上，而沒有用于信息的傳送；（4）從效率上看，常規(guī)調幅幅度方式效率較低，但調制和解調過程簡單。塔里木大學信息工程學院課程設計（DSB）的仿真與分析ScopebutterSine Wave2ProductProduct1AnalogFilter DesignSine WaveSine Wave1圖35 雙邊帶調制（DSB）調制解調模塊圖36 DSB調制解調波形圖分析：由圖可以看出DSB調制有如下特點：（1）DSB信號的幅值仍隨調制信號變化，但與普通調幅波不同，它的包絡不再在載波振幅上下變化；（2）DSB信號的高頻載波相位在調制電壓零交點處（調制電壓正負交替時候）要突變180度；（3)DSB調制，信號仍集中在載頻附近，由于DSB調制抑制了載波，它的全部功率為邊帶占有，輸出功率都是有用信號，它比普通調幅波經(jīng)濟，但在頻帶利用率上沒有改進；進一步觀察DSB信號的仿真圖形可見，上下半軸對稱，這是因為上下兩個邊帶所含的消息完全相同，故從消息傳送的角度看，發(fā)送一個邊帶即可，這樣不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且頻帶的寬度也縮小一半。塔里木大學信息工程學院課程設計 單邊帶調制（SSB）的仿真與分析butterSSB AMSignalGeneratorSSB AMModulatorPassband1SSB AMSSB AMDemodulatorPassbandAnalogFilter DesignScope1ZeroOrderHoldBFFTSpectrumScope圖37 SSB調制解調頻譜模塊圖38 SSB頻譜塔里木大學信息工程學院課程設計圖39 SSB調制解調波形圖分析：SSB信號的解調和DSB一樣，不能采用簡單的包絡檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調信號，它的包絡不能直接反映調制信號的變化，所以采用相干解調法，即對SSB信號的解調采取乘積型同步檢波。實現(xiàn)方法是使調制信號與相干載波相乘，然后通過低通濾波器。單頻調制信號仍是等幅波，但它與原載波的電壓是不同的。SSB的振幅與調制信號的幅度成正比，它的頻率隨調制信號的頻率不同而不同，因而它含消息特征。單邊帶信號的包絡與調制信號的包絡形狀相同。致謝這次課程設計進行了一個星期。在運行MATLAB和Simulink仿真的過程中，我對MATLAB和simulink的相關知識及其應用也一定的了解，從而達到了各類調制解調系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)。這次設計中接觸了很多新的知識，擴展了我的知識面，更加鍛煉了我的動手能力，使我受益匪淺。本次的課程設計到此暫時結束了，設計中仍存在很多的瑕疵與不足，由于時間倉促，我學習的能力也有限，主要是在靠老師的幫助，在此表示感謝。當然，還有和我共同解決困難的搭檔，在設計過程中，我們遇到了很多問題，大大小小的，我們不懂的互相討論，我學到了很多知識，同時也加深了我們之間共同解決問題的默契，這就是團隊精神吧。塔里木大學信息工程學院課程設計參考文獻【1】（第三篇：《通信原理》課程設計說明書武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 增量調制的基本概念在PCM系統(tǒng)中，為了得到二進制數(shù)字序列，要對量化后的數(shù)字信號進行編碼，每個抽樣量化值用一個碼組（碼字）表示其大小。碼長一般為7位或8位，碼長越大，可表示的量化級數(shù)越多，但編、解碼設備就越復雜。那么能否找到其它更為簡單的方法完成信號的模/數(shù)轉換呢？：f(t)′t)f（s0Dt11010111111000t二進制碼序列t 增量調制波形示意圖圖中在模擬信號f(t)的曲線附近，有一條階梯狀的變化曲線f′(t),f′(t)與f(t)的形狀相似。顯然，只要階梯“臺階”σ和時間間隔Δt足夠小，則f′(t)與f(t)的相似程度就會提高。對