1、、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求1.熟練掌握 matlab 軟件的用法，以及數(shù)字信號(hào)處理的常用函數(shù)。2.運(yùn)用兩種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)給定信號(hào)的單邊帶幅度調(diào)制，包括使用自帶的命令函數(shù)以及運(yùn)用希爾 伯特變換來實(shí)現(xiàn)。3.學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)希爾伯特變換器，并運(yùn)用變換器來進(jìn)行濾波。、設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))正文1、實(shí)驗(yàn)原理雙邊帶調(diào)制的缺點(diǎn)是，已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度是調(diào)制信號(hào)頻帶寬度的兩倍，占用頻帶資源過寬。由于實(shí)調(diào)制信號(hào)的頻譜都對(duì)稱地存在于正負(fù)頻率上，因此只需在發(fā)送端發(fā)送單邊帶調(diào)制信號(hào)，這就是信號(hào)的單邊帶(Sin gle-Side Ba nd, SSB )幅度調(diào)制。在單邊帶幅度調(diào)制中，可以保留上邊帶，也可以保留下邊帶。1. 單邊帶(Si

2、ngle-Side Band, SSB )幅度調(diào)制和希爾伯特變換器信號(hào)單邊帶調(diào)制(SSB)有上邊帶(USB)和下邊帶(LSB)兩種，一般利用 Hilbert 變換來實(shí) 現(xiàn)。利用希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖如圖3，其中H(j)為希爾伯特變換器，xh(t)為信號(hào)x (t)的希爾伯特變換。1希爾伯特變換器的時(shí)域特性h(t)，頻域特性110 J : 0H(j)=1，()sgn (，稱為90移相器。2希爾伯特變換器的輸入和輸出具有如下關(guān)系：11：x()Xh(t) =x(t) h(t) =x(t)d tt _ 11:x (.)y(t)希爾伯特變換器是一個(gè)全通系統(tǒng),圖 3 利用希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)單邊帶

3、調(diào)制原理框圖x(t) =Xh(t) -h(t) =Xh(t)(-匚)hdnt n 圖 3 中的輸出:y(t) =x(t)cos(ct) Xh(t)sin(i】ct),單邊帶已調(diào)信號(hào)為:1x(t)cos(ct) 1Xh(t)s inWct)2 21x(t)cost)1Xh(t)si n(ct)2 2單邊帶已調(diào)信號(hào)的頻譜為:YGsB(j0)=x(jg0c) +x(jg+0c)O QcsB(j0)=x(jg0c)+x(jg+Q)oQc輸入信號(hào)即調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的頻譜如圖4 所示。yUSB(t )-yLSB(t)-上邊帶(b)雙邊帶已調(diào)信號(hào)頻譜下邊帶W)下邊帶A/2上邊帶AYusB(j0)(c)上邊

4、帶已調(diào)信號(hào)頻譜血YLSB(V)(d)下邊帶已調(diào)信號(hào)頻譜圖 4 利用希爾伯特變換器實(shí)現(xiàn)信號(hào)單邊帶調(diào)制的頻譜2.用 Matlab 實(shí)現(xiàn)單邊帶幅度調(diào)制和解調(diào)(1) Hilbert 變換利用 hilbert 函數(shù)可以計(jì)算實(shí)序列 x(n)的 Hilbert 變換：y = hilbert(x)y 的實(shí)部是原序列 x,而虛部是 x 的 Hilbert變換結(jié)果。y 稱為解析信號(hào)。(2) 單邊帶幅度調(diào)制解調(diào)信號(hào)單邊帶幅度調(diào)制的MATLAB 十算表達(dá)式為y = x.*cos(2*pi*Fc*t)+lm(Hilbert(x).*si n( 2*pi*Fc*t)也可以使用 modulate 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)單邊帶幅度調(diào)制：

5、y=modulate(x, Fc, Fs, amssb)其中，x 為調(diào)制信號(hào)；Fc 為載波信號(hào)的載頻；Fs 為信號(hào)的抽樣頻率；y 為已調(diào)信號(hào) 調(diào)用 demod 函數(shù)可實(shí)現(xiàn)已調(diào)信號(hào)的解調(diào)：x = demod(y,Fc,Fs,amssb)2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1 實(shí)現(xiàn)信號(hào)單邊帶幅度調(diào)制。調(diào)制信號(hào)為：；sin c(200t)t ctx(t)=10其他設(shè)t=2s，載波信號(hào)的角頻率黒=200二rad /s。(1)分析調(diào)制信號(hào)x(t)的頻譜，繪出其時(shí)域波形和頻譜。(2)利用命令 y=modulate(x, Fc, Fs, amssb) 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的單邊帶幅度調(diào)制； 使用 FFT 分析已調(diào)信號(hào)頻譜，繪出其時(shí)域波形和

6、頻譜。(3)利用命令 x = demod(y,Fc,Fs,amssb)實(shí)現(xiàn)已調(diào)信號(hào)的解調(diào)；分析解調(diào)信號(hào)的頻譜，繪出其時(shí)域波形和頻譜。(1)x1=-5:0.01:-2;x2=-2:0.01:2;x3=2:0.01:5;y1=0*x1;y2=sin c(x2);y3=0*x3;x=x1,x2,x3;y=y1,y2,y3;Plot(x,y);函數(shù)時(shí)域圖像x1=-5:0.01:-2;x2=-2:0.01:2;x3=2:0.01:5;y1=0*x1;y2=s in c(x2);y3=0*x3;x=x1,x2,x3;y=y1,y2,y3;Plot(x,y);x4=le ngth(x);y1=fftshif

7、t(fft(y2,x4); plot(x,abs(y1);title(函數(shù)頻域圖像);120函數(shù)頻域圖像x2=-2:0.01:2;x3=2:0.01:5;y1=0*x1;y2=s in c(x2);y3=0*x3;x=x1,x2,x3;y=y1,y2,y3;Plot(x,y);x4=le ngth(x);y1=fftshift(fft(y2,x4);plot(x,abs(y1);y=modulate(y2, 100, 8000, amssb);plot(x2,y);ni1T1:,J11Va.L110080604020-1.5-0.500.511.52(2)x1=-5:0.01:-2;x2=-2

8、:0.01:2;y2=s in c(x2);y=modulate(y2, 100, 500, amssb);m=fftshift(fft(y,512);fw=-255:256*500/512; plot(fw,abs(m);xlabel(頻率：hz); ylabel(幅度);title(調(diào)制后函數(shù)頻域圖像)；調(diào)制后函數(shù)時(shí)域圖傢調(diào)制后函數(shù)頻域圖像頻率：hz(3)x2=-2:0.01:2;y2=s in c(x2);y=modulate(y2, 100, 500, amssb); r = demod(y,100,500, amssb); plot(x2,r);xlabel(時(shí)間);ylabel(幅

9、度);title(解調(diào)后函數(shù)時(shí)域圖像);解調(diào)后函數(shù)時(shí)域圖像時(shí)間x2=-2:0.01:2;y2=s in c(x2);y=modulate(y2, 100, 500, amssb);r = demod(y,100,500, amssb); m=fftshift(fft(r,512);fw=-255:256*500/512;plot(fw,abs(m);xlabel(頻率 hz);ylabel( 幅度);title(解調(diào)后函數(shù)頻域圖像)；解調(diào)后函數(shù)頻域圖像頻率：hz2.利用希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)信號(hào)單邊帶幅度調(diào)制1(1)分析理想希爾伯特變換器h(t)的頻率響應(yīng)，繪出頻譜。兀t(2)對(duì) 1 中的信號(hào)x(t

10、)用命令 xh=lm(Hilbert(x) 求得其希爾伯特變換xh(t)。(3)利用命令 y =x.*cos(2*pi*Fc*t)+xh(t).*sin(2*pi*Fc*t)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的單邊帶幅度調(diào)制；分析已調(diào)信號(hào)頻譜，繪出其時(shí)域波形和頻譜。(1):t=-5:0.01:5;h=1.(pi*t);y=fftshift(fft(h);plot(t,y);希爾伯特濾液器的頻率響應(yīng)(2)、( 3):x2=-2:0.01:2;y2=sin c(x2);xh=hilbert(y2);y=imag(xh);y1 = y2.*cos(2*pi*100*x2)+y.*si n(2*pi*100*x2);plot(

11、x2,y1);hold on;3 設(shè)計(jì)希爾伯特變換器并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的單邊帶幅度調(diào)制。(1)利用 fir1s 函數(shù)或 firpm 函數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè) 22 階的希爾伯特變換器。(2)畫出該希爾伯特變換器的頻譜特性和單位脈沖響應(yīng)。(3)利用該希爾伯特變換器實(shí)現(xiàn)信號(hào)x(t)的單邊帶幅度調(diào)制；分析已調(diào)信號(hào)頻譜,繪出其時(shí)域波形和頻譜。(1)、( 2)： 22 階希爾伯特濾波器設(shè)計(jì)：n=22;f=0.05 0.95;m=1 1;fs=500;b=firls(n,f,m, h);h,w=freqz(b,1,512,fs);figure(1);plot(w,20*log10(abs(h);grid;axis(0 250

12、 -40 10);title(Hilbert變換器的幅頻特性);Hilrt變換器的幅頻特性n=22;f=0.05 0.95;m=1 1;b=firls(n,f,m, h);h,w=freqz(b,1,512);%脈沖響應(yīng)plot(w,20*log10(abs(h);grid;title( Hilbert 脈沖響應(yīng));HilhErt變換器的單位脈沖響應(yīng)(3)：n=22;f=0.05 0.95;m=1 1; b=firls(n,f,m,h);x2=-2:0.01:2;y2=sin c(x2);50100150200頻率出Z2030250nu40y=filter(b,1,y2);plot(x2,y2, * ); hold on; plot(x2,y)