AM实验报告资料

1、科信学院通信系统仿真二级项目设计说明书（2012/2013学年第二学期）课程名称：通信系统仿真一级项目题目：基于Simulink的模拟通信系统仿真米用AM调制技术专业班级：通信工程11 -21班学生姓名：冯杰、 王旋、 樊琳琳、李佳会学号：110312102、110312101、110312103 110312105指导教师：侯华、任丹萍、张龙设计周数：1周设计成绩：2013年7月12日目录一、项目的目的 3.二、项目的内容及要求 3.三、项目设计内容 3.3.1 幅度调制及解调原理 33.1.1 AM 信号的表达式、频谱及带宽 33.1.2 AM 信号的解调相干解调 43.1.3 高斯噪声原

2、理 53.2 建立数学模型 63.3 基于 Simulink 的仿真模块 63.4 仿真结果 . 73.5 结果分析 . 73.6 参考文献 . 811、项目的目的通信系统仿真项目是通信工程专业CDIO教学体系中重要的设计内容。它以数字电路、模拟电子线路（低频部分和高频部分）、信息论与编码等课程为基础，将学生所学理论有机地结合 起来，树立通信系统的概念，建立通信系统的模型，并通过仿真软件实现通信系统的模拟仿真。 加强学生利用仿真软件进行系统的设计、参数调整等基本技能的训练，培养学生科学运算、绘 图及分析能力、提高理论联系实践的水平。通过本项目的设计让学生掌握利用仿真软件进行通 信系统的构建及调

3、试的方法。二、项目的内容及要求基于Simulink的模拟通信系统仿真一采用AM调制技术：1 、对模拟通信系统主要原理和技术进行研究，包括双边带幅度调制（AM及解调技术和高斯噪声信道原理等2、建立模拟通信系统数学模型；3 、利用Simulink的模块建立模拟通信系统的仿真模型；4 、对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果；5 、将仿真结果与理论结果进行比较、分析。三、项目设计内容3.1幅度调制及解调原理3.1.1 AM信号的表达式、频谱及带宽在图3-1中，若假设滤波器为全通网络G .：|= 1）,调制信号，叠加直流I后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅AM调制器模型如图3-2所示。

4、图 3-1、图 3-2AM信号的时域和频域表达式分别为-丄1 + ;1. 1%3）=咄口30十叫）+占（也一叫）十；必（曲*叫）+旳（皿叫）式中，5为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值AM信号的典型波形和频谱分别如图3-3（a）、（b）所示，图中假定调制信号，啲上限频率为“:二。显然，调制信号-/的带宽为二。吨）*.4/0ni2注?一叫U11*-去3-3 AM莒号的冊和制谨由图3-3 （a）可见,很容易恢复原始调制信号。AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足上上二：一，否则 将出现过调幅现象而带来失真。

5、AM信号的频谱-A,. 1是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，带宽为基带信号带宽的两倍，即_._.r - _式中，二为调制信号，的带宽，二为调制信号的最高频率。3.1.2 AM信号的解调一一相干解调由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现2。相干解调的原理框图如图 3-4所示

6、。将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得如(f)血,二州+ (Ccos2叫f =十州+祕切+*切+炖加/由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号叫(f)=m州 + 炖0)3.1.3高斯噪声原理信道噪声能够干扰通信效果，降低通信的可靠性。从不同的方面，噪声有着不同的分类：噪声按其产生的原因可以分为外部噪声和内部噪声。外部噪声即指系统外部干扰以电磁波 或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备，天体放电现象等引起的噪声。内部噪声一 般包括由光和电的基本性质所引起的噪声，电器的机械运动产生的噪声，器材材料本身引起的 噪声，系统内部设备电路所引

7、起的噪声。噪声从统计理论观点可以分为平稳和非平稳噪声两种。在实际应用中，不去追究严格的数 学定义，这两种噪声可以理解为：其统计特性不随时间变化的噪声称其为平稳噪声。其统计特 性随时间变化而变化的称其为非平稳噪声。另外，按噪声和信号之间关系可分为加性噪声和乘性噪声：假定信号为s(t),噪声为n(t)，如果混合迭加波形是 s(t)+n(t)形式，则称此类噪声为加性噪声； 如果迭加波形为s(t)1+ n(t)形式，则称其为乘性噪声。加性噪声虽然独立于有用信号，但它却始终存在，干扰有用信号， 因而不可避免地对通信造成危害。乘性噪声随着信号的存在而存在，当信号消失后，乘性噪声 也随之消失。加性噪声的来源

8、是很多的，它们表现的形式也多种多样。根据它们的来源不同，一般可以 粗略地分为四类，即无线电噪声，工业噪声，天电噪声，内部噪声。从噪声性质来区分可有单 频噪声，脉冲干扰，起伏噪声。在通信系统的理论分析中常常用到的噪声有：白噪声，高斯噪声，高斯型白噪声，窄带高 斯噪声，正弦信号加窄带高斯噪声。高斯噪声所谓高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布)的一类噪声。高斯型白噪声也称高斯白噪声，是指噪声的概率密度函数满足正态分布统计特性，同时它 的功率谱密度函数是常数的一类噪声。这里值得注意的是，高斯型白噪声同时涉及到噪声的两 个不同方面，即概率密度函数的正态分布性和功率谱密度函数均匀性，二者缺

9、一不可。窄带高斯噪声当高斯噪声通过以为中心角频率的窄带系统时，就可形成窄带高斯噪声。所谓窄带系统是 指系统的频带宽度远远小于其中心频率的系统。窄带高斯噪声的特点是频谱局限在附近很窄的 频率范围内，其包络和相位都在作缓慢随机变化。如用示波器观察其波形，它是一个频率近似 为，包络和相位随机变化的正弦波。3.2建立数学模型3.3 基于Simulink 的仿真模块调制信号：频率10HZ,振幅1,载波：频率100HZ,振幅1E uni it ledfklt 4itSiffioltlLiKDi F妙讥Help3.4仿真结果图3-7图3-7分别为：原始信号波形、已解调的信号波形、调制信号波形、加入噪声后调制

10、信号 波形、调制信号乘上载波信号的波形。3.5结果分析(1)原始信号和调制后的信号图3-8图3-8为原始信号和调制后的信号。由仿真的结果比对可看出，解调后的信号与原信号大 致相同，但在波形和幅度上均有偏差，幅度上的偏差是由于噪声和调制系统的性能共同引起的， 可以通过增强振幅恢复至原始状态。(2)调制信号和加入噪声后调制信号图3-9图3-9为调制信号波形和加入噪声之后的调制信号波形。有此图分析可知，调制后波形的 偏差主要是由噪声引起，在整个系统中，我添加了均值为0，方差为1的高斯白噪声，以模拟现实环境。仿真结果证明，当加入噪声时，波形偏差如图所示，当去掉造声时，幅度失真仍然存 在，但波形失真基本消失，验证了我们的判断。3.6 参考文献1 樊昌兴，曹丽娜通信原理，国防工业出版社，20072 王立宁，乐光新，詹菲.Matlab 与通信仿真，人民邮电出版社，