基于simulink的模擬調(diào)幅系統(tǒng)設計與仿真【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于Simulink的模擬調(diào)幅系統(tǒng)設計與仿真</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 通信工程 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b

3、></p><p>　　模擬通信曾今有著輝煌的歷史。但是近20年以來隨著衛(wèi)星通信、光纖通信等寬頻帶通信系統(tǒng)的日益發(fā)展和成熟，為數(shù)字通信提供了廣闊的頻道，使數(shù)字通信發(fā)展迅猛，應用更廣泛，數(shù)字通信已經(jīng)取代了大部分的的模擬通信。模擬通信是數(shù)字通信的基礎，發(fā)送消息時必須使發(fā)送端發(fā)出的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，沒有模擬通信是沒辦法發(fā)送消息的。但是模擬系統(tǒng)也有他獨自的優(yōu)點，設計較簡單，電路的功率消耗一般比較低發(fā)展早，技術很

4、成熟，這是數(shù)字信號取代不了的。</p><p>　　現(xiàn)代社會發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來越強，性能越來越高，構成越來越復雜。另一方通信系統(tǒng)技術研究和產(chǎn)品開發(fā)縮短周期、降低成本、提高水平，這樣尖銳的條件使通信仿真更是具有了舉足輕重的地位。本文主要研究的是調(diào)幅（AM）、雙邊帶（DSB）、單邊帶（SSB）的基本原理，簡單介紹了Simulink仿真工具，比較3個系統(tǒng)的優(yōu)點缺點和應用范圍，以及Simulink模塊庫中的各模塊的

5、作用。對調(diào)制與解調(diào)方法建立其模型，從理論上解釋AM.DSB.SSB的調(diào)制與解調(diào)的原理，并采用Simulink軟件進行仿真，使輸出結果達到最好效果。</p><p>　　關鍵詞：Matlab/Simulink，建模，仿真，模擬通信</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Simulation of communi

6、cation has the splendid history. But nearly twenty years with satellite communication .Optical fiber communication broad-spectral-bandwidth communication system of increasingly development and mature, For digital provide

7、 a broad channels ,Make digital communication developing rapidly, more extensive appl lication, digital communication have replaced most communications. Simulation of communication is the basis of digital communication,

8、sending messages must make asender to d</p><p>　　The other party communication system technology research and product develop shorten the cycle, reduce cost, improve level, so sharp conditions make communica

9、te simulation also has an important position. This paper mainly is studies the basic principle of modulation (AM), bilateral DSB), with single side band (SSB), Simply introduces Simulink tool, comparing the advantages of

10、 three systems defects and application range and Simulink of each module of the module base role. For model and demodulati</p><p>　　Key Words:Matlab/Simulink, Modeling, Simulation, design,matlab</p>&

11、lt;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p>　　1.1　研究背景1</p><p>　　1.2　本文內(nèi)容安排2</p><p>　　2 模擬調(diào)制系統(tǒng)原理3</p><p>　　2.1 調(diào)幅（AM）

12、3</p><p>　　2.2 雙邊帶調(diào)幅（DSB）4</p><p>　　2.3 單邊帶調(diào)幅（SSB）5</p><p>　　2.4 模擬調(diào)幅系統(tǒng)相干解調(diào)的噪聲性能6</p><p>　　3 仿真工具Simulink簡介9</p><p>　　3.1 Simulink功能介紹9</p>

13、<p>　　3.2 Simulink模塊庫介紹9</p><p>　　3.3 Simulink功能模塊的處理10</p><p>　　3.4 Simulink的特點12</p><p>　　4 模擬調(diào)幅系統(tǒng)的建模仿真13</p><p>　　4.1 AM系統(tǒng)建模與仿真13</p><p>

14、　　4.2 DSB系統(tǒng)建模與仿真21</p><p>　　4.3 SSB系統(tǒng)建模與仿真23</p><p>　　4.4 比較模擬系統(tǒng)的抗噪性25</p><p>　　4.5 模擬調(diào)幅系統(tǒng)的仿真特性28</p><p><b>　　5 結語30</b></p><p>　　致謝錯

15、誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　1. 引言</b></p><p><b>　　1.1　研究背景</b></p><p>　　隨著通信系統(tǒng)復雜性的增加，傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗等分析設計方法已經(jīng)不能適應發(fā)展的需

16、要，通信系統(tǒng)計算機模擬仿真技術日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型，利用計算機進行實驗研究的一種方法.它具有利用模型進行仿真的一系列優(yōu)點，如費用低，易于進行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗，以及易于實現(xiàn)完全相同條件下的重復試驗等。Simulink仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。</p><p>　　Simulink是一種交互式的、以矩陣為基礎的軟件開發(fā)環(huán)境，它用于科學和工程的計算與可

17、視化。Simulink的編程功能簡單，并且很容易擴展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。應用Simulink可方便地解決復雜數(shù)值計算問題。Simulink具有強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境，可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Simulink支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng)，Simulink為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比，更直觀、方

18、便和靈活。用戶可以在Simulink和Simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包（Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱）是Simulink語言中的一個科學性工具包，提供通信領域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設計和分析的功能，可以在Simulink環(huán)境下獨立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Simulink的圖形界面功能GUI（Graphical U

19、ser Interface）能為仿</p><p>　　1.2　本文內(nèi)容安排</p><p>　　第一章引言，簡單介紹了Simulink在通信系統(tǒng)仿真中的應用，模擬調(diào)制的意義和模擬通信的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。</p><p>　　第二章模擬調(diào)制系統(tǒng)的原理，闡述了AM,DSB,SSB模擬調(diào)制解調(diào)的基本原理和常用的調(diào)制解調(diào)方法。</p><p>　　第

20、三章主要介紹了仿真工具Simulink.</p><p>　　第四章模擬調(diào)制系統(tǒng)建模仿真，通過AM,DSB,SSB的模擬調(diào)制解調(diào)程序設計，進行建模仿真，并對它們的調(diào)制性能進行比較。</p><p><b>　　第五章結束語。</b></p><p>　　2 模擬調(diào)制系統(tǒng)原理</p><p>　　由消息變換過來的原始信號具

21、有頻率較低的頻譜分量，這種信號大多不適宜直接傳輸。必須先經(jīng)過在發(fā)送端調(diào)制才便于信道傳輸，而在接收端解調(diào)。所謂調(diào)制，就是按調(diào)制信號的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程。通常，調(diào)制可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種方式。調(diào)制的作用：1.將基帶信號頻譜搬移到載頻附近，便于發(fā)送接收；2.實現(xiàn)信道復用，即在一個信道中同時傳輸多路信息信號；3.利用信號帶寬和信噪比的互換性，提高通信系統(tǒng)的抗干擾性。模擬調(diào)制分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。本章主要介紹了線性調(diào)制：

22、常規(guī)調(diào)幅AM，雙邊帶DSB調(diào)幅，單邊帶SSB調(diào)幅。</p><p>　　2.1 調(diào)幅（AM）</p><p>　　1、AM信號的時域表達式及波形</p><p>　　所謂的標準調(diào)幅就是指輸入的調(diào)制信號除了來自消息的基帶信號外，還包含了直流信號A0，總的輸入信號為A+m(t)，而h(t)為理想的帶通濾波器，這樣調(diào)制后輸出信號便既含載波分量由含有邊帶分量的標準調(diào)幅信號

23、。</p><p>　　1）、AM調(diào)制數(shù)學模型</p><p>　　由標準調(diào)幅的定義可以得出實現(xiàn)標準調(diào)幅的模型，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 AM調(diào)制數(shù)學模型</p><p>　　2）、AM的數(shù)學表達式如2-1</p><p>　　由實現(xiàn)標準調(diào)幅的模型可以得出標準調(diào)幅信號的時域表示</p>

24、<p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　2 、AM信號的頻譜圖</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　由圖2-2克制AM信號特點：從調(diào)制后的頻譜可見,消息信號的頻譜經(jīng)過AM調(diào)制后形狀未變，僅僅是幅度下降的一半，位置發(fā)生了變換，搬移到了±ωc。帶寬由原始

25、消息信號的ωm變?yōu)?ωm。在這個頻譜搬移過程中沒有出現(xiàn)新的頻率分量，因此，該調(diào)制為線性調(diào)制。 問題：通常AM已調(diào)信號的頻譜中，高于ωc部分稱為上邊帶，低于ωc部分稱為下邊帶。事實上，任何一個邊帶足以表達消息信號的全部信息，顯然AM傳輸有些浪費。</p><p>　　3 AM系統(tǒng)的特點及其應用</p><p>　　AM系統(tǒng)的優(yōu)點主要是解調(diào)方便（包絡檢波），不足在于占用頻帶寬（消息信號的

26、兩倍），調(diào)制效率低（發(fā)射功率大），主要應用在廣播上。</p><p>　　2.2 雙邊帶調(diào)幅（DSB）</p><p>　　1 DSB信號的時域表達式及波形 </p><p>　　由于AM信號在傳輸信息的同時，也同時傳遞載波，致使傳輸效率太低，造成功率浪費。既然AM系統(tǒng)的載波并不攜帶信息，所以不發(fā)送載波仍能傳輸信號，此時稱為雙邊帶調(diào)幅，即雙邊帶調(diào)制。</p

27、><p>　　圖2-3 DSB信號的數(shù)學模型</p><p>　　如圖2-3為雙邊帶調(diào)幅信號的數(shù)字模型?？芍狣SB的時域表達式為：。</p><p>　　2 DSB的頻域表達式以及頻譜圖</p><p>　　DSB信號的時域表達式：（2-2）</p><p>　　3 DSB的特點及應用</p><p

28、>　　DSB系統(tǒng)的調(diào)制效率高，但是占用頻帶寬，是消息基帶信號的兩倍，DSB系統(tǒng)普遍應用在無線通信，常用語傳輸數(shù)字信號中，比如ASK。</p><p>　　2.3 單邊帶調(diào)幅（SSB）</p><p>　　1 SSB的一般概念及基礎知識</p><p>　　AM和DSB系統(tǒng)存在著共同缺點：它們所需傳輸?shù)膸挶仨毷切盘柕?倍，這樣就降低了系統(tǒng)的有效性。由于DS

29、B信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的， 它們都攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，傳輸一個邊帶就夠了。這種方式稱為單邊帶調(diào)制。</p><p>　　2 SSB信號的時域表達式及頻譜</p><p>　　1.濾波器產(chǎn)生SSB信號的數(shù)學模型</p><p>　　圖2-4 SSB信號的數(shù)學模型</p><p>　　由圖2-4得出

30、SSB的時域表達式為： （2-3）</p><p>　　其中H(w)為單邊帶濾波器的傳遞函數(shù)。取上下邊帶的函數(shù)具有不同的形式。</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　3、SSB信號的頻譜</p><p

31、>　　圖2-5 SSB信號的頻譜</p><p>　　4 SSB的特點及應用</p><p>　　SSB系統(tǒng)的優(yōu)點：具有最窄的傳輸帶寬，信道利用率最高；SSB系統(tǒng)的缺點：（1）電路實現(xiàn)復雜，技術要求高（2）解調(diào)時同步誤差要小SSB系統(tǒng)主要應用于：（1）載波通信和微波多路通信，（2）保密通信（運用頻譜倒置）。</p><p>　　2.4 模擬調(diào)幅系統(tǒng)相干解調(diào)

32、的噪聲性能</p><p>　　通信系統(tǒng)的性能指標有兩個：有效性和可靠性。有效性指的是系統(tǒng)傳輸信號效率的高低；可靠性指的是系統(tǒng)傳輸信號抗干擾能力的強弱?？煽啃酝ǔＳ幂敵鲂旁氡葋砗饬?。輸出信噪比指信號的平均功率與噪聲平均功率的比值。</p><p>　　調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能主要由解調(diào)器的抗噪聲性能體現(xiàn)。具體來說是指解調(diào)后的輸出信噪比與解調(diào)前相比是改善還是惡化了。接收器分析模型如圖2-6所示&

33、lt;/p><p>　　圖2-6 接收器分析模型</p><p>　　Sm(t)表示輸入調(diào)制信號AM，SSB,DSB。帶通濾波器濾除已調(diào)信號頻帶以外的噪聲變?yōu)檎瓗Ц咚剐盘?，其中評價通信系統(tǒng)的質量指標可以用輸出信噪比來表示：So/No=解調(diào)器輸出的有用信號平均功率/解調(diào)器輸出噪聲的平均功率。G值即為解調(diào)前后的信噪比比例。</p><p>　　（1） AM調(diào)制系統(tǒng)</

34、p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　AM系統(tǒng)的G值總是小于1，說明其抗噪性能比較差，原因是其信號中攜帶有載波成份</p><p><b>　　DSB調(diào)制系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>

35、　?。?） SSB調(diào)制系統(tǒng)</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　?。?）總結</b></p><p>　　通過比較，AM系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)電路簡單，但功率利用率低，抗噪聲性能差，DSB系統(tǒng)的功率利用率為100%，抗噪聲性能好，但所占用的帶寬仍和AM相同，都是2fm，且相干解調(diào)電路復雜。SSB

36、系統(tǒng)的功率利用率為100%，抗噪聲性能好，頻帶利用率高，所占用的頻帶只是AM和DSB的一半，但調(diào)制，解調(diào)電路復雜。不能因為DSB的G值為2，SSB為1，而說前者優(yōu)于后者。因為SSB信號的帶寬僅為DSB的一半，所以DSB的輸入噪聲功率Ni是SSB的兩倍。就信噪比而言，DSB、SSB具有相同的性能.</p><p>　　3 仿真工具Simulink簡介</p><p>　　Simulink是M

37、ATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。Simulink包括連續(xù)與離散模塊，各種工具模塊，信源信宿模塊以及通信模塊庫中各種信源與信道編碼等內(nèi)容。通過Simulink提供的豐富的功能塊，用戶可以迅速的創(chuàng)建系統(tǒng)模型，不需要書寫一行代碼，而只需要通過簡單的鼠標操作，就可以構造出復雜的系統(tǒng)。</p><p>　　3.1 Simulink功能介紹</p><p&g

38、t;　　Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GU

39、I) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結果。</p><p>　　Simulink&reg;是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。</p>

40、<p>　　構架在Simulink基礎之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB&reg; 緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。</p><p>　　3.2 Simulink模塊庫介紹</p&g

41、t;<p>　　一：Simulink模塊庫按功進行分為以下8類字庫：</p><p>　　1：Continuous（連續(xù)模塊）</p><p>　　2：Discrete（離散模塊）</p><p>　　3：Function&Systems(函數(shù)和平臺模塊)</p><p>　　4：Math（數(shù)學模塊）</p>

42、<p>　　5：Nonlinear(非線性模塊)</p><p>　　6：Signal&Systems(信號和系統(tǒng)模塊)</p><p>　　7：Sinks（接收器模塊）</p><p>　　8:Sources(輸入源模塊)</p><p>　　二：Simulink簡單模型的建立</p><p>

43、<b>　　1：簡單模型的建立</b></p><p><b>　　（1）建立模型窗口</b></p><p>　?。?）將功能模塊由模塊庫窗口復制到模型窗口</p><p>　?。?）對模塊進行連接，從而構成需要的系統(tǒng)模型</p><p><b>　　2：模型的特點</b>&

44、lt;/p><p>　?。?） 在Simulink里提供了許多如Scope的接收器模塊，這使得用SIMULNK進行仿真具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。</p><p>　?。?）Simulink的模型具有層次性，通過底層子系統(tǒng)可以構建上層母系統(tǒng)。</p><p>　?。?）Simulink提供了對子系統(tǒng)進行封裝的功能，用戶可以自定義子系統(tǒng)的圖標和設置參數(shù)對話框。<

45、;/p><p>　　3.3 Simulink功能模塊的處理</p><p>　　功能模塊的基本操作包括模塊的移動、復制、刪除、轉向、改變大小、模塊命名、顏色設定、參數(shù)設定、屬性設定、模塊輸入輸出信號等。模塊庫中的模塊可以直接用鼠標進行拖曳（選中模塊，按住鼠標左鍵不放）而放到模型窗口中進行處理。在模型窗口中，選中模塊，則其4個角會出現(xiàn)黑色標記。此時可以對模塊進行以下的基本操作：</p&g

46、t;<p>　　移動：選中模塊，按住鼠標左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動，可按住shift鍵，再進行拖曳。</p><p>　　復制：選中模塊，然后按住鼠標右鍵進行拖曳即可復制同樣的一個功能模塊。</p><p>　　刪除：選中模塊，按Delete鍵即可。若要刪除多個模塊，可以同時按住Shift鍵，再用鼠標選中多個模塊，按Delete鍵即可。也可以用鼠標選取某區(qū)

47、域，再按Delete鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。</p><p>　　轉向：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時需要轉向。在菜單Format中選擇Flip Block旋轉180度，選擇Rotate Block順時針旋轉90度?；蛘咧苯影碈trl+F鍵執(zhí)行Flip Block，按Ctrl+R鍵執(zhí)行Rotate Block。</p><p>　　改變大?。哼x中模

48、塊，對模塊出現(xiàn)的4個黑色標記進行拖曳即可。</p><p>　　模塊命名：先用鼠標在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。名稱在功能模塊上的位置也可以變換180度，可以用Format菜單中的Flip Name來實現(xiàn)，也可以直接通過鼠標進行拖曳。Hide Name可以隱藏模塊名稱。</p><p>　　顏色設定： Format菜單中的Foreground Color可以改變模塊的前景顏

49、色，Background Color可以改變模塊的背景顏色；而模型窗口的顏色可以通過Screen Color來改變。</p><p>　　參數(shù)設定：用鼠標雙擊模塊，就可以進入模塊的參數(shù)設定窗口，從而對模塊進行參數(shù)設定。參數(shù)設定窗口包含了該模塊的基本功能幫助，為獲得更詳盡的幫助，可以點擊其上的help按鈕。通過對模塊的參數(shù)設定，就可以獲得需要的功能模塊。</p><p>　　屬性設定：選中模

50、塊，打開Edit菜單的Block Properties可以對模塊進行屬性設定。包括Description屬性、 Priority優(yōu)先級屬性、Tag屬性、Open function屬性、Attributes format string屬性。其中Open function屬性是一個很有用的屬性，通過它指定一個函數(shù)名，則當該模塊被雙擊之后，Simulink就會調(diào)用該函數(shù)執(zhí)行，這種函數(shù)在MATLAB中稱為回調(diào)函數(shù)。</p><

51、;p>　　模塊的輸入輸出信號：模塊處理的信號包括標量信號和向量信號；標量信號是一種單一信號，而向量信號為一種復合信號，是多個信號的集合，它對應著系統(tǒng)中幾條連線的合成。缺省情況下，大多數(shù)模塊的輸出都為標量信號，對于輸入信號，模塊都具有一種“智能”的識別功能，能自動進行匹配。某些模塊通過對參數(shù)的設定，可以使模塊輸出向量信號。</p><p>　　3.4 Simulink的特點</p><p

52、>　　結合本章內(nèi)容還可以得出Simulink具有以下優(yōu)點：</p><p>　　(1)豐富的可擴充的預定義模塊庫 </p><p>　　(2)交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖 </p><p>　　(3)通過Model Explorer 導航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 </p><p>　　(

53、4)提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 </p><p>　　(5)使用Embedded MATLAB? 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法 </p><p>　　(6)使用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模(Normal,Accelerator,</p><p>　　Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式

54、運行或以編譯C代碼的形式來運行模型 </p><p>　　(7)圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結果，診斷設計的性能和異常行為 </p><p>　　(8)可訪問MATLAB從而對結果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù) </p><p>　　(9)模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤</p><p>　　

55、4 模擬調(diào)幅系統(tǒng)的建模仿真</p><p>　　前二章已經(jīng)介紹了模擬調(diào)幅系統(tǒng)和Simulink仿真工具。本章主要是利用MATLAB7.0 中的模擬仿真軟件Simulink 仿真設計AM、DSB、SSB調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)。完成調(diào)制信號分析，并繪制相關的波形圖及頻譜圖。分析信號波形及其頻譜特點。采用包絡檢波或者相干解調(diào)的方法分別對DSB、SSB、AM信號進行解調(diào)。比較其波形圖以及頻譜圖，得出各調(diào)制信號的特點。</p

56、><p>　　4.1 AM系統(tǒng)建模與仿真</p><p>　　圖4-1 AM包絡檢波仿真模型</p><p>　　AM信號采用包絡檢波方法進行解調(diào)，其中Situration模塊相當于單向導電的二極管，低通濾波器由Analog Fitlter Design模塊完成，Random Number模塊產(chǎn)生一個高斯型分布的隨機噪聲，為觀察各點時域波形和信號頻譜，可加上Scope

57、模塊或者Spectrum Scope模塊。在使用Spectrum Scope模塊進行頻譜分析時，之前必需加上Zero-order Hold模塊。</p><p><b>　　參數(shù)設置如下：</b></p><p>　　圖4-2 Signal Generator模塊的參數(shù)設置</p><p>　　圖4-2調(diào)制波形參數(shù)設置：選擇為正弦波,幅度設置為

58、1，頻率設置為20hertz</p><p>　　圖4-3 Analog Fitlter Design參數(shù)設置</p><p>　　圖4-3表示低通濾波器參數(shù)設置：頻率換算1 Hz = 1 cycle/sec = 2π rad/sec。調(diào)制頻率要與調(diào)制信號頻率相通，圖2中調(diào)制信號為20Hz，轉換即為2*pi*20.</p><p>　　圖4-4 Rabdin Num

59、ber參數(shù)</p><p>　　圖4-4噪聲模塊參數(shù)設置：高斯分布均值為零，方差任意，噪值取1。</p><p>　　圖4-5 Zero-Order Hold模塊的參數(shù)設置</p><p>　　圖4-5模擬信號數(shù)字化的抽樣間隔設置為2e-3Ts.</p><p>　　圖4-6 Product模塊</p><p>　　圖

60、4-6乘法器的輸入端口數(shù)目設置為2.</p><p>　　圖4-7 Signal Generatorl模塊</p><p>　　圖4-7載波設置：波形設置為正弦波。幅度為1，頻率為1600Hz。</p><p>　　AM調(diào)制信號波形仿真結果</p><p>　　圖4-8 AM調(diào)制前后波形</p><p>　　由圖4-8

61、可以得知，已調(diào)波的波形疏密程度相同，也就是說載波僅僅是幅度受到了調(diào)制，頻率沒有發(fā)生變化。AM信號的包絡是隨著信號呈線性關系變化的，所以它是幅度調(diào)制。</p><p><b>　　線性調(diào)制仿真結果</b></p><p>　　圖4-9 調(diào)制前的AM頻譜</p><p>　　圖10 調(diào)制后的AM頻譜圖</p><p>　　比

62、較圖4-9和圖4-10.頻譜經(jīng)過AM調(diào)制后形狀未變，只是位置發(fā)生了變換（中間的頻率分量為載波信號分量），搬移到了0.1Khz和-0.1Khz處。頻譜中包含兩個相對于±0.1Khz對稱的頻帶，AM占用帶寬是調(diào)制前信號帶寬的2倍。</p><p>　　AM的包絡檢波和相干解調(diào)抗噪性能比較</p><p>　　圖4-11 AM的包絡檢波和相干解調(diào)抗噪性能仿真模型</p>

63、<p><b>　　主要參數(shù)設置：</b></p><p>　　圖4-12 噪值設置</p><p>　　圖4-12把噪值設置為0.5.</p><p><b>　　時域波形對比：</b></p><p>　　圖4-13 加噪前后波形對比</p><p>　　加噪后

64、時域波形出現(xiàn)了嚴重的失真。</p><p><b>　　解調(diào)波形比較：</b></p><p>　　圖4-14 解調(diào)波形</p><p>　　圖4-14中可以看出，加入噪聲后包絡檢波解調(diào)的波形失真現(xiàn)象明顯，相干解調(diào)后的波形略微失真， 信噪比（SNR）比較：包絡檢波的SNR為15.4.相干解調(diào)的SNR為15.58.由此可以得知AM系統(tǒng)中相干解調(diào)的

65、抗噪性能優(yōu)于包絡檢波解調(diào)。</p><p>　　4.2 DSB系統(tǒng)建模與仿真</p><p>　　圖4-15 DSB解調(diào)仿真模型</p><p>　　DSB信號采用相干解調(diào)方法進行解調(diào)，其中Situration模塊相當于單向導電的二極管，低通濾波器由Analog Fitlter Design模塊完成，Random Number模塊產(chǎn)生一個高斯型分布的隨機噪聲，為觀

66、察各點時域波形和信號頻譜，可加上Scope模塊或者Spectrum Scope模塊。在使用Spectrum Scope模塊進行頻譜分析時，之前必需加上Zero-order Hold模塊。DSB的解調(diào)仿真模型只是改變Constant參數(shù)的設置：</p><p>　　圖4-16 Constant參數(shù)設置</p><p>　　圖4-16中Constant模塊Value設置為0。即為SSB調(diào)制仿真

67、模型。</p><p>　　1、DSB調(diào)制信號波形仿真結果</p><p>　　圖4-17 DSB信號波形</p><p>　　從圖4-17DSB的調(diào)制解調(diào)后波形可以看出：DSB信號的包絡正比于調(diào)制信號的絕對值，由于出現(xiàn)了反相點，即在調(diào)制信號負半周時，已調(diào)波高頻與原載波反相。DSB信號的包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，所以不能采用包絡檢波的方式恢復原來的信號。&l

68、t;/p><p>　　2、線性調(diào)制仿真結果</p><p>　　圖4-18 調(diào)制后DSB頻域波形圖</p><p>　　圖4-19 調(diào)制前DSB頻域波形圖</p><p>　　比較圖4-18和圖4-19DSB調(diào)制前后頻譜，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過DSB調(diào)制后頻譜形狀未變，位置發(fā)生了變換，搬移到了±0.1Khz。在頻譜搬移過程中出現(xiàn)新的頻率分量，只

69、包含邊帶分量1/2[ F(ω-ωc) + F(ω+ωc)] 。DSB波占用的帶寬是原始信號帶寬的2倍。</p><p>　　4.3 SSB系統(tǒng)建模與仿真</p><p>　　圖4-20 SSB調(diào)制解調(diào)仿真模型</p><p>　　SSB采用濾波法調(diào)制和相干解調(diào)。其中單邊帶濾波器由Analog Filter Design模塊完成，根據(jù)需要設置成高通或者低通型濾波器。

70、參數(shù)設置與AM系統(tǒng)類似。</p><p>　　SSB調(diào)制信號波形仿真結果</p><p>　　圖4-21 SSB調(diào)制解調(diào)信號波形</p><p>　　第一個是調(diào)制信號波形，第二個是已調(diào)制信號波形，第三個是已解調(diào)信號波形。SSB信號的包絡正比于調(diào)制信號的絕對值，由于出現(xiàn)了反相點，即在調(diào)制信號負半周時，已調(diào)波高頻與原載波反相。與DSB相比，SSB頻譜減了一半。</

71、p><p>　　2、線性調(diào)制仿真結果</p><p>　　圖4-22 調(diào)制前SSB的頻譜</p><p>　　圖4-23 調(diào)制后的SSB的頻譜</p><p>　　比較圖4-22和4-33可以看出經(jīng)過DSB調(diào)制后頻譜形狀未變，位置發(fā)生了變換，搬移到了±2Khz。在頻譜搬移過程中出現(xiàn)新的頻率分量，只包含邊帶分量1/2[ F(ω-ωc) +

72、 F(ω+ωc)] 。DSB波占用的帶寬與原始信號帶寬相同。</p><p>　　4.4 比較模擬系統(tǒng)的抗噪性</p><p>　　在原始信號頻率和幅度都相同的時候，分別在AM,SSB,DSB加入Random Number模塊，改變噪值，得到SSB，DSB，AM的調(diào)制解調(diào)波形，比較波形失真度，得出各個系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)劣。</p><p>　　1、噪值設為0.1時得

73、出不同的調(diào)制解調(diào)波形結果。</p><p>　　圖4-24 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)</p><p>　　圖4-25 DSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)</p><p>　　圖4-26 SSB調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)</p><p>　　噪值都為0.1時，AM解調(diào)信號略失真，DSB和SSB解調(diào)信號比較穩(wěn)定。</p><p>　　2、噪值設為0.5，得出不

74、同調(diào)制解調(diào)波形</p><p>　　圖4-27 AM系統(tǒng)</p><p>　　圖4-28 DSB系統(tǒng)</p><p>　　圖4-29 SSB系統(tǒng)</p><p>　　噪值均為0.5時，AM解調(diào)波形略失真，DSB,SSB解調(diào)信號都比較穩(wěn)定</p><p>　　3、噪值設置為2時得出不同的輸出波形</p>&

75、lt;p>　　圖4-30 AM調(diào)制系統(tǒng)</p><p>　　圖4-31 DSB調(diào)制系統(tǒng)</p><p>　　圖4-32 SSB調(diào)制系統(tǒng)</p><p>　　噪值設為2時，AM解調(diào)嚴重失真，DSB，SSB解調(diào)后失真現(xiàn)象沒有AM系統(tǒng)明顯，通過不同噪值的比較，可以看出抗噪性能SSB、DSB明顯優(yōu)于AM系統(tǒng)，噪聲稍大，AM系統(tǒng)解調(diào)波形出現(xiàn)嚴重失真。</p>

76、<p>　　4.5 模擬調(diào)幅系統(tǒng)的仿真特性</p><p>　　通過模擬仿真這三種幅度調(diào)制信號，可以了解這三種調(diào)制各有自己的優(yōu)缺點。AM優(yōu)點是接收設備簡單，包絡解調(diào)或者是相干解調(diào)都能實現(xiàn)，但功率利用率低，抗噪聲性能差，DSB系統(tǒng)的功率利用率為100%，抗噪聲性能好，但所占用的帶寬仍和AM相同，都是2fm，且相干解調(diào)電路復雜。SSB系統(tǒng)的功率利用率為100%，抗噪聲性能好，頻帶利用率高，所占用的頻帶

77、只是AM和DSB的一半，但調(diào)制，解調(diào)電路復雜。不能因為DSB的G值為2，SSB為1，而說前者優(yōu)于后者。因為SSB信號的帶寬僅為DSB的一半，所以DSB的輸入噪聲功率Ni是SSB的兩倍。就信噪比而言，DSB、SSB具有相同的性能.</p><p>　　SSB信號的實現(xiàn)比AM、DSB要復雜的多，但是SSB調(diào)制載傳輸時，不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的帶寬為Bssb=2f(h) ，只有AM、DSB的一半，SSB調(diào)制

78、目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。</p><p><b>　　5 結束語</b></p><p>　　模擬通信曾今有著輝煌的歷史。但是近20年以來隨著衛(wèi)星通信、光纖通信等寬頻帶通信系統(tǒng)的日益發(fā)展和成熟，為數(shù)字通信提供了廣闊的頻道，使數(shù)字通信發(fā)展迅猛，應用更廣泛，數(shù)字通信已經(jīng)取代了大部分的的模擬通信。模擬通信是數(shù)字通信的基礎，發(fā)送消息時必須使發(fā)送端發(fā)出的模擬信號

79、變?yōu)閿?shù)字信號，沒有模擬通信是沒辦法發(fā)送消息的。但是模擬系統(tǒng)也有他獨自的優(yōu)點，設計較簡單，電路的功率消耗一般比較低發(fā)展早，技術很成熟，這是數(shù)字信號取代不了的?，F(xiàn)代社會發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來越強，性能越來越高，構成越來越復雜。另一方通信系統(tǒng)技術研究和產(chǎn)品開發(fā)縮短周期、降低成本、提高水平，這樣尖銳的條件使通信仿真更是具有了舉足輕重的地位。通過調(diào)制可以使信號適用于無線信道傳輸，AM、DSB、SSB是短波通信的三種主要方式。其中SSB調(diào)制已經(jīng)成

80、為短波通信的一種重要的調(diào)制方式。AM調(diào)制的優(yōu)點是接收設備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差，目前主要用于中波和短波的調(diào)幅廣播中。DSB調(diào)制設備較復雜，應用較少，一般只用于點對點的專用通信。SSB制式普遍用于頻帶比較擁擠的場合，如短波的無線電廣播和頻分多路復用系統(tǒng)中。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳桂明，張明照，戚紅雨，

81、張寶俊.應用MatLab建模與仿真[M].北京：科學出版社，2001</p><p>　　[2] 張光輝.通信系統(tǒng)概論.吉林廣播電視大學.2005</p><p>　　[3] 黃忠霖,黃京.控制系統(tǒng)MATLAB計算與仿真-3版[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.1</p><p>　　[4] 施陽.MATLAB語言精要及靜態(tài)仿真工具Simulink. [M] 西

82、安：西北工業(yè)大學出版社，1997.6</p><p>　　[5] 王丹力，邱治平。MATLAB控制系統(tǒng)設計、仿真、應用.[M]北京：中國電力出版社 2007</p><p>　　[6] 徐明遠.MATLAB仿真在通信與電子工程中的應用. [M]西安：西安電子科技大學出本社。2005.6</p><p>　　[7] 陳芳燕 章燕翼?，F(xiàn)代電信百科 -杭州[M]：浙江科學

83、技術出版社，2001.10</p><p>　　[8] 畢業(yè)設計論文[EB/OL] http://2bysj.cn/Electronics/elec/200911/2470.html</p><p>　　[9] 李元春. 計算機控制系統(tǒng)[M ]. 北京:高等教育出版社,2005.</p><p>　　[10] 薛定宇,陳陽泉. 基于Matlab /Simulink的

84、系統(tǒng)仿真技術與應用[M].北京:清華大學出版社,2002.</p><p>　　[11] Annaswamy A M,Narendra K S.Stable adaptive systems[M].Englewood Cliffs,NJ,USA: Prentice-Hall, 1988.</p><p>　　[12] 軍事學——軍事后勤學：基于MATLAB／Simulink某型魚雷尾追式彈

85、道仿真研究賈躍 [J]宋保維 梁慶衛(wèi) 趙向濤 《中國學術期刊文摘》2007.4.</p><p>　　[13] Research on the Joint Modeling and Simulation of Automotive ABS based on AMESim and Simulink/Stateflow.[j].2009.6.</p><p>　　[14] 基于Simulin