【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)果進(jìn)行分析。幅度調(diào)制時(shí)用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖所示：圖21 幅度調(diào)制器的一般模型圖中，m(t)為調(diào)制信號(hào)，sm(t)為已調(diào)信號(hào)，h(t)為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域一般表達(dá)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(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜，H(w)219。h(t)，wc為載波角頻率。由以上表達(dá)式可見(jiàn)，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱(chēng)為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱(chēng)為線性調(diào)制系統(tǒng)。在上圖的一般模型中，適當(dāng)選擇濾波器的特性H(w)，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSBSC）、單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號(hào)等。 普通調(diào)幅（AM）的基本原理、頻譜及帶寬在上圖中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)（＝1），調(diào)制信號(hào)疊加直流后再與載波相乘，則輸出的信塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)號(hào)就是常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）信號(hào)。AM調(diào)制器模型如下圖所示。圖22 AM調(diào)制器模型AM信號(hào)的時(shí)域和頻域表達(dá)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(hào)也可以是隨機(jī)信號(hào)，但通常認(rèn)為其平均值為0，即m(t)=0AM信號(hào)的典型波形和頻譜分別如下圖（a）、（b）所示，圖中假定調(diào)制信號(hào)顯然，調(diào)制信號(hào)的帶寬為Bm=fh。的上限頻率為wh。圖23 AM信號(hào)的典型波形和頻譜圖由圖（a）可見(jiàn)，AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)m(t)成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。但為了保證包絡(luò)檢波時(shí)不發(fā)生失真，必須滿(mǎn)足A0179。m(t)max，否則將出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅現(xiàn)象而帶來(lái)失真。由它的頻譜圖可知，AM信號(hào)的頻譜SAM(t)是由載頻分量和上、下兩個(gè)邊帶組成（通常稱(chēng)頻譜中畫(huà)斜線的部分為上邊帶，不畫(huà)斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無(wú)論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息。故AM信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即BAM=2fh=2Bm式中，Bm=fh為調(diào)制信號(hào)的帶寬，fh為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。 AM信號(hào)的解調(diào)調(diào)制過(guò)程的逆過(guò)程叫做解調(diào)。AM信號(hào)的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號(hào)SAM(t)還原為調(diào)制信號(hào)m(t)。AM信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。這里用的是相干解調(diào)。由AM信號(hào)的頻譜可知，如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號(hào)頻譜，從而恢復(fù)出原始信號(hào)。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖。塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)圖24 相干解調(diào)原理圖將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)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(gè)低通濾波器，就可以將塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)用濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)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(hào)最直觀方法的是，將HSSB(w)設(shè)計(jì)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(gè)邊帶通過(guò)，而濾除另一個(gè)邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號(hào)時(shí)HSSB(w)即為Hh(w)，產(chǎn)生下邊帶信號(hào)時(shí)HSSB(w)即為Hl(w)。圖26 SSB信號(hào)的濾波法產(chǎn)生顯然，SSB信號(hào)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(shí)現(xiàn)SSB信號(hào)，原理框圖簡(jiǎn)潔、直觀，但存在的一個(gè)重要問(wèn)題是單邊帶濾波器不易制作。這是因?yàn)?，理想特性的濾波器是不可能做到的，實(shí)際濾波器從通帶到阻帶總有一個(gè)過(guò)渡帶。濾波器的實(shí)現(xiàn)難度與過(guò)渡帶相對(duì)于載頻的歸一化值有關(guān)，過(guò)渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實(shí)現(xiàn)。而一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過(guò)一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)，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(guò)渡帶，這就使得濾波器的設(shè)計(jì)與制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。為此，實(shí)際中往往采用多級(jí)調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級(jí)的過(guò)渡帶歸一化值，減小實(shí)現(xiàn)難度。從SSB信號(hào)調(diào)制原理圖中不難看出，SSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)m(t)成正比，因此SSB信號(hào)的解調(diào)也不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)，如圖所示。圖27 SSB信號(hào)的相干解調(diào)此時(shí)，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(guò)低通濾波后的解調(diào)輸出為：1mo(t)=m(t)4因而可得到無(wú)失真的調(diào)制信號(hào)。綜上所述，單邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)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(diǎn)是單邊帶濾波器實(shí)現(xiàn)難度大。m(t)cos2wct+塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)Simulink仿真與分析 普通調(diào)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(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)3ConstantDivideScopeDivide1Sine WavebutterSine Wave1Sine Wave2AnalogFilter Design圖33 AM調(diào)制解調(diào)模塊圖34 AM調(diào)制解調(diào)波形圖分析：由頻譜可以看出，AM信號(hào)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(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，AM信號(hào)是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的2倍。對(duì)AM信號(hào)的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實(shí)現(xiàn)方式是使調(diào)制信號(hào)與相干載波相乘，然后通過(guò)低通濾波器。由AM仿真分析可得出：（1）此調(diào)制方式占用頻帶較寬，已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度是調(diào)制信號(hào)的頻帶的兩倍；（2）由于被調(diào)信號(hào)的包絡(luò)就是調(diào)制信號(hào)疊加一個(gè)直流，所以容易實(shí)現(xiàn)峰值包絡(luò)解調(diào)；（3）含有正弦載波分量，即有部分功率耗用在載波上，而沒(méi)有用于信息的傳送；（4）從效率上看，常規(guī)調(diào)幅幅度方式效率較低，但調(diào)制和解調(diào)過(guò)程簡(jiǎn)單。塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（DSB）的仿真與分析ScopebutterSine Wave2ProductProduct1AnalogFilter DesignSine WaveSine Wave1圖35 雙邊帶調(diào)制（DSB）調(diào)制解調(diào)模塊圖36 DSB調(diào)制解調(diào)波形圖分析：由圖可以看出DSB調(diào)制有如下特點(diǎn)：（1）DSB信號(hào)的幅值仍隨調(diào)制信號(hào)變化，但與普通調(diào)幅波不同，它的包絡(luò)不再在載波振幅上下變化；（2）DSB信號(hào)的高頻載波相位在調(diào)制電壓零交點(diǎn)處（調(diào)制電壓正負(fù)交替時(shí)候）要突變180度；（3)DSB調(diào)制，信號(hào)仍集中在載頻附近，由于DSB調(diào)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(hào)，它比普通調(diào)幅波經(jīng)濟(jì)，但在頻帶利用率上沒(méi)有改進(jìn)；進(jìn)一步觀察DSB信號(hào)的仿真圖形可見(jiàn)，上下半軸對(duì)稱(chēng)，這是因?yàn)樯舷聝蓚€(gè)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(gè)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(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 單邊帶調(diào)制（SSB）的仿真與分析butterSSB AMSignalGeneratorSSB AMModulatorPassband1SSB AMSSB AMDemodulatorPassbandAnalogFilter DesignScope1ZeroOrderHoldBFFTSpectrumScope圖37 SSB調(diào)制解調(diào)頻譜模塊圖38 SSB頻譜塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)圖39 SSB調(diào)制解調(diào)波形圖分析：SSB信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)镾SB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以采用相干解調(diào)法，即對(duì)SSB信號(hào)的解調(diào)采取乘積型同步檢波。實(shí)現(xiàn)方法是使調(diào)制信號(hào)與相干載波相乘，然后通過(guò)低通濾波器。單頻調(diào)制信號(hào)仍是等幅波，但它與原載波的電壓是不同的。SSB的振幅與調(diào)制信號(hào)的幅度成正比，它的頻率隨調(diào)制信號(hào)的頻率不同而不同，因而它含消息特征。單邊帶信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)形狀相同。致謝這次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)星期。在運(yùn)行MATLAB和Simulink仿真的過(guò)程中，我對(duì)MATLAB和simulink的相關(guān)知識(shí)及其應(yīng)用也一定的了解，從而達(dá)到了各類(lèi)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)。這次設(shè)計(jì)中接觸了很多新的知識(shí)，擴(kuò)展了我的知識(shí)面，更加鍛煉了我的動(dòng)手能力，使我受益匪淺。本次的課程設(shè)計(jì)到此暫時(shí)結(jié)束了，設(shè)計(jì)中仍存在很多的瑕疵與不足，由于時(shí)間倉(cāng)促，我學(xué)習(xí)的能力也有限，主要是在靠老師的幫助，在此表示感謝。當(dāng)然，還有和我共同解決困難的搭檔，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們遇到了很多問(wèn)題，大大小小的，我們不懂的互相討論，我學(xué)到了很多知識(shí)，同時(shí)也加深了我們之間共同解決問(wèn)題的默契，這就是團(tuán)隊(duì)精神吧。塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)【1】（第三篇：《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)武漢理工大學(xué)《通信原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 增量調(diào)制的基本概念在PCM系統(tǒng)中，為了得到二進(jìn)制數(shù)字序列，要對(duì)量化后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，每個(gè)抽樣量化值用一個(gè)碼組（碼字）表示其大小。碼長(zhǎng)一般為7位或8位，碼長(zhǎng)越大，可表示的量化級(jí)數(shù)越多，但編、解碼設(shè)備就越復(fù)雜。那么能否找到其它更為簡(jiǎn)單的方法完成信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換呢？：f(t)′t)f（s0Dt11010111111000t二進(jìn)制碼序列t 增量調(diào)制波形示意圖圖中在模擬信號(hào)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(tái)階”σ和時(shí)間間隔Δt足夠小，則f′(t)與f(t)的相似程度就會(huì)提高。對(duì)