1、武漢理工大學信號分析處理課程設計說明書目錄1 DSB調制的基本原理12 DSB調制與解調的MATLAB實現22.1.調制部分22.2高斯白噪聲信道特性分析32.3.發送與接收濾波器52.4.解調部分63 simulink仿真73.1 沒有加高斯噪聲的simulink仿真7311電路圖7312參數設置8313仿真結果1032加入高斯噪聲的simulink仿真123.2.1電路圖123.2.2參數設置133.2.3仿真結果143.3實驗仿真分析144心得體會15參考文獻16附錄171 DSB調制的基本原理在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。AM調制模型中將直流分量去掉，即可得到

2、一種高調制效率的調制方式抑制載波雙邊帶信號，即雙邊帶信號（DSB）。DSB信號的時域表示式頻譜：DSB的時域波形和頻譜如圖1-1所示：時域 頻域 圖1-1 DSB調制時、頻域波形DSB的相干解調模型如圖1-2所示：圖1-2 DSB調制器模型與AM信號相比，因為不存在載波分量，DSB信號的調制效率時100%，DSB信號解調時需采用相干解調。DSB調制與解調的系統框圖如圖1-3所示：調制信號調制器信道發送濾波器接收濾波器載波解調器噪聲低通濾波解調信號圖1-3 DSB調制與解調系統框圖2 DSB調制與解調的MATLAB實現2.1.調制部分如果將AM信號中的載波抑制，只需在將直流去掉，即可輸出抑制載波

3、雙邊帶信號（DSB-SC）。 DSB-SC調制器模型如圖2-1所示：圖2-1 B-SC調制器模型 其中，設正弦載波為式中，為載波幅度；為載波角頻率；為初始相位（假定為0）。假定調制信號的平均值為0，與載波相乘，即可形成DSB-SC信號，其時域表達式為式中，的平均值為0。DSB-SC的頻譜為DSB-SC信號的包絡不再與調制信號的變化規律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調制信號， 需采用相干解調(同步檢波)。另外，在調制信號的過零點處，高頻載波相位有180°的突變。除了不再含有載頻分量離散譜外，DSB-SC信號的頻譜與AM信號的頻譜完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。所

4、以DSB-SC信號的帶寬與AM信號的帶寬相同，也為基帶信號帶寬的兩倍， 即式中，為調制信號的最高頻率。 仿真程序如下：Fs=500; %抽樣頻率為Fs/HzT=0:499/Fs; %定義運算時間Fc=50; %載波頻率為Fc/Hzf=5; %調制信號頻率為f/Hzx1=sin(2*pi*f*T); %調制信號N=length(x1); %調制信號長度X1=fft(x1); %傅里葉變換到頻域y1=amod(x1,Fc,Fs,'amdsb-sc');%調用函數amod()進行調制2.2高斯白噪聲信道特性分析在實際信號傳輸過程中，通信系統不可避免的會遇到噪聲，例如自然界中的各種電磁

5、波噪聲和設備本身產生的熱噪聲、散粒噪聲等，它們很難被預測。而且大部分噪聲為隨機的高斯白噪聲，所以在設計時引入噪聲，才能夠真正模擬實際中信號傳輸所遇到的問題，進而思考怎樣才能在接受端更好地恢復基帶信號。信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲又可視為高斯白噪聲，因此我在此環節將對雙邊帶信號添加高斯白噪聲來觀察噪聲對解調的影響情況。在此過程中，我用函數來添加噪聲，正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號為故其有用信號功率為噪聲功率為信噪比滿足公式 到達接收端之前，已調信號通過信道，會疊加上信道噪聲，使信號有一定程度的失真。故接收端收到的信號應為：已調信號+信道噪聲仿真程序：noisy=randn(1

6、,N); %模擬信道噪聲y1=y1+noisy; %接收端收到的信號Y1=fft(y1); %傅里葉變換到頻域調制信號、已調信號、加噪已調信號的繪圖如下圖2-2所示：圖2-2 加噪后的各種波形2.3.發送與接收濾波器主要為了濾除帶外噪聲，傳遞有用信息，提高信噪比，減小失真，采用巴特沃斯帶通濾波器實現。仿真程序：rp=1;rs=10; %通帶衰減和阻帶衰減wp=2*pi*43,58;ws=2*pi*40,61; %通帶截止頻率和阻帶截止頻率N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); %得出巴特沃斯的階數N1和3dB截止頻率B,A=butter(N,wc,'

7、;s'); %計算系統函數分子和分母多項式系數Bz,Az=impinvar(B,A,Fs); %用脈沖響應不變法設計IIR，將模擬轉數字 yf=filter(Bz,Az,y1); %過帶通濾波器濾除帶外噪聲Yf=fft(yf); %變換到頻域得到帶限加噪已調信號如下圖2-3所示：圖2-3 帶限加噪信號波形2.4.解調部分所謂同步檢波是為了從接收的已調信號中，不失真地恢復原調制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。同步檢波的一般數學模型如圖2-4所示。 圖2-4 DSB-SC同步檢波模型設輸入為DSB-SC信號乘法器輸出為通過低通濾波器后當常數時，解調輸出信號為程序實現：y2=

8、ademod(y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %用函數ademod()解調y1Y2=fft(y2); %得出解調信號y2的頻譜fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10; %設計巴特沃斯低通濾波器wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1; N1,wc1=buttord(wp1,ws1,rp1,rs1,'s'); B1,A1=butter(N1,wc1,'s'); Bz1,Az1=impinvar(B1,A1,Fs); yout=filter(Bz1,Az1,y2); %將y2過低通濾波器得多最后輸出信號Yout=fft

9、(yout); %得出輸出信號的頻譜調制信號與解調信號的對比如圖2-4所示：圖2-4 解調信號與調制信號的對比3 simulink仿真3.1 沒有加高斯噪聲的simulink仿真311電路圖沒有加高斯噪聲的電路圖如圖3-1-1所示：圖3-1-1 無高斯噪聲電路仿真圖312參數設置各元件參數設置如下所示：（1） 調制波圖3-1-2-1 調制波參數設置（2）調制器圖3-1-2-2 調制器參數設置（3）解調器圖3-1-2-3 解調器參數設置（4）頻譜器圖3-1-2-4 頻譜器參數設置313仿真結果圖3-1-3-1 調制波頻譜圖3-1-3-2 已調波頻譜圖3-1-3-3 解調波頻譜圖3-1-3-4 調

10、制波、已調波、解調波波形32加入高斯噪聲的simulink仿真3.2.1電路圖加入高斯噪聲后的仿真電路圖如圖3-2-1所示：圖3-2-1 加入高斯噪聲后的仿真電路圖3.2.2參數設置圖3-2-2 高斯噪聲參數設置3.2.3仿真結果圖3-2-3 加入噪聲后的調制波、已調波、解調波3.3實驗仿真分析調制信號經過調制解調過程之后引入白噪聲，分別經過帶通濾波器和低通濾波器來將高斯白噪聲濾波為窄帶白噪聲，再經過解調過程將調制信號解調出來，由仿真圖觀察可知，加入噪聲后解調出來的波形有一定的失真，但是在允許的誤差范圍內，符合我們生活實際。4心得體會-參考文獻1 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第六版）。國防工業出

11、版社。2 孫祥，徐流美，吳清.MATLAB 7.0基礎教程。北京：清華大學出版社。3 徐明遠, 邵玉斌.MATLAB 仿真在通信與電子工程中的應用. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2005.4 張森, 張正亮.MATLAB 仿真技術與應用實例教程.北京: 機械工業出版社, 2004.附錄matlab實驗代碼Fs=500; %抽樣頻率為Fs/HzT=0:499/Fs; %定義運算時間Fc=50; %載波頻率為Fc/Hzf=5; %調制信號頻率為f/Hzx1=sin(2*pi*f*T); %調制信號N=length(x1); %調制信號長度X1=fft(x1); %傅里葉變換到頻域y0=amo

12、d(x1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %調用函數amod()進行調制noisy=randn(1,N); %模擬信道噪聲y1=y0+noisy/3; %接收端收到的信號Y0=fft(y0);Y1=fft(y1); %傅里葉變換到頻域figure(1)subplot(3,2,1);plot(T,x1); %調制信號時域波形圖 title('調制信號波形');xlabel('時間');ylabel('幅度');s=abs(X1);frq=0:N-1*Fs/N; %橫坐標頻率/Hzsubplot(3,2,2);plot(frq,

13、s);axis(0 100 0 300); %調制信號頻譜圖title('調制信號頻譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');subplot(3,2,3);plot(T,y0); %已調信號時域波形圖title('已調信號波形');xlabel('時間');ylabel('幅度');s0=abs(Y0);subplot(3,2,4);plot(frq,s0);axis(0 100 0 150);title('已調信號頻譜');xlabel('頻率')

14、;ylabel('幅度');subplot(3,2,5);plot(T,y1); %已調信號時域波形圖title('加噪已調信號波形');xlabel('時間');ylabel('幅度');s1=abs(Y1);subplot(3,2,6);plot(frq,s1);axis(0 100 0 150);title('加噪已調信號頻譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');%*帶通濾波器rp=1;rs=10; %四項指標wp=2*pi*43,58;ws=2*pi*40

15、,61; %通帶角頻率和截止角頻率N,wc=buttord(wp,ws,rp,rs,'s'); %得出巴特沃斯的階數N1和3dB截止頻率B,A=butter(N,wc,'s'); %計算系統函數分子和分母多項式系數Bz,Az=impinvar(B,A,Fs); %用脈沖響應不變法設計IIR，將模擬轉數字 yf=filter(Bz,Az,y1);Yf=fft(yf);figure(2)subplot(2,2,1);plot(T,yf); %調制信號過帶通濾波器title('帶限信號波形');xlabel('時間');ylabel(&

16、#39;幅度');s2=abs(Yf);subplot(2,2,2);plot(frq,s2);axis(0 100 0 120);title('帶限信號頻譜');xlabel('時間');ylabel('幅度');%*解調部分y2=ademod(y1,Fc,Fs,'amdsb-sc'); %用函數ademod()解調y1Y2=fft(y2); %得出解調信號y2的頻譜subplot(2,2,3);plot(T,y2);title('接收信號波形');xlabel('時間');ylabel(

17、'幅度');s3=abs(Y2);subplot(2,2,4);plot(frq,s3);axis(0 100 0 250);title('接收信號頻譜');xlabel('時間');ylabel('幅度');%*接收低通濾波器fp1=6;fs1=9;rp1=1;rs1=10; %設計巴特沃斯低通濾波器wp1=2*pi*fp1;ws1=2*pi*fs1; N1,wc1=buttord(wp1,ws1,rp1,rs1,'s'); B1,A1=butter(N1,wc1,'s'); Bz1,Az1=impinvar(B1,A1,Fs); yout=filter(Bz1,Az1,y2); %將y2過低通濾波器得多最后輸出信號Yout=fft(yout); %得出輸出信號的頻譜figure(3)subplot(2,2,1);plot(T,x1); %調制信號時域波形圖 title('調制信號波形');xlabel('時間');ylabel('幅度');s4=abs(X1);subplot(2,2,2);plot(frq,s4);axis(0 100 0 300); %調制信號頻譜圖title('調制信號頻譜');x