模拟幅度调制系统仿真

1、摘 要本文首先介绍了线性调制与解调的基本原理以及操作方法。其次主要介绍了普通调幅（AM）、双边带调制（DSB）的基本原理。最后利用MATLAB软件进行调制和解调程序的设计；对普通调幅（AM）、双边带调制（DSB）进行了仿真，输出显示调制信号波形、调制信号频谱、已调信号波形、已调信号频谱、加噪声的解调波形、未加噪声的解调波形、解调信号的频谱并输出显示其输入输出信噪比，最后并通过GUIDE进行界面封装，使程序更具可读性的同时，通过改变相应的参数以实现用不同的载波去调制不同的发送信号。关键词：AM、DSB信号的调制与解调，GUI仿真 目 录一、绪 论11.1 本文研究的背景11.2目的及意义11.3

2、 实际任务及要求2二、 线性调制与解调的基本原理32.1线性调制的一般模型32.2普通调幅（AM）的基本原理42.3双边带调制（DSB）的基本原理52.4 相干解调和包络检波6三、 线性调制的抗噪性能93.1 AM包络检波的性能93.2 DSB调制系统的性能11四、线性调制系统MATLAB GUI仿真与分析134.1 Matlab GUI简介134.2 如何利用GUIDE创建GUI144.3普通调幅（AM）的仿真与分析154.4双边带调制（DSB）的仿真与分析164.5 GUI系统界面设计16设计总结22参考文献23附 录23一、绪 论1.1 本文研究的背景在通信技术的发展中，通信系统的仿真是

3、一个技术重点。这次课程设计的重点就是模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及仿真，并在MATLAB软件平台上仿真实现几种常见的模拟调制方式。最常用最重要的模拟方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的的调幅（AM）,双边带（DSB）和单边带（SSB）等调制就是幅度的几个典型实例。在线性调制系统中，此次课程设计主要用调幅（AM）,双边带（DSB）调制为说明对象，从原理等方面进行分析阐述并进行仿真分析，说明其调制原理，并进行仿真分析。利用MATLAB对线性调制系统进行仿真，结合MATLAB模块和GUI工具箱的实现，对仿真结果进行分析，从而能够更深入地掌握通信原理中模拟调制系统的相关知识。

4、通常，调制可以分为模拟调制和数字调制两种方式。在模拟调制中，调制信号的取值是连续的；而数字调制中的调制信号的取值则为离散的。调制在通信系统中具有重要的作用。第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的。为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟。而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，致使天线过长难以实现。例如，天线的长度一般应为/4，其中为波长；对于3000Hz的基带信号，如果不通过载波而直接耦合到天线发送，则需要尺寸约为25km的天线。显然，这是无法实现的。但是若通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，是已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可

5、以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。如在GSM体制移动通信使用的900MHz频段，所需天线尺寸仅为8cm。第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。1.2目的及意义本课程设计主要进行模拟幅度调制系统的设计和仿真。通过完成本课题的设计，拟达到以下目的：1. 学习利用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真手段对于给定通信系统的基本理论、基

6、本算法进行仿真。2. 学会MATLAB软件编程，并使用该软件解决通信系统仿真问题。3. 通过通信系统仿真加深对通信系统理论的理解。通过该课题的设计与仿真，可以提高学生综合应用所学基础知识的能力和计算机编程能力，为今后的学习和工作积累经验。1.3 实际任务及要求1. 掌握模拟幅度调制和解调的原理和实现方法。2. 根据模拟幅度调制系统的原理给出调制和解调的框图。3. 利用MATLAB软件仿真模拟幅度调制系统，实现AM或者DSB调制和相干解调，要求信道为加性高斯白噪声，给出调制信号、载波信号及已调信号及解调信号的波形图和频谱图；改变调制信号，给出调制信号、载波信号机已调信号机解调信号的波形图和频谱图

7、；改变噪声的大小，给出解调信号的波形图；并计算该系统的信噪比。二、 线性调制与解调的基本原理2.1线性调制的一般模型 所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程，广义的调制分为基带调制和带宽调制（也成载波调制）。在无线通信中和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期性振荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特性。解

8、调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。线性调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号做线性变化的过程。线性调制器的一般模型如图所示：h(t)m(t)coswctsm(t) 图2.1 线性调制一般模型设正弦波载波为ct=Acoswct+0 (2.1-1)式中：A为载波幅度；wc为载波角频率；0为载波初始相位（本文0默认为0）。该模型由一个相乘器和一个冲激响应为h(t)的滤波器组成。因此，线性调制信号（已调信号）的时域和频域表达式为smt=Amtcoswct*h(t) (2.1-2)Sm=12M+c+M-cH() (2.1-2)式中：m(t)为基带调制信

9、号，H()h(t)。由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而成正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此这种调制通常被称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。在该模型中，只要适当选择滤波器的特性H()，便可以得到幅度调制信号。如果将式（2.1-1）展开，则可得到另一种形式的时域表达式。即smt=sItcosct+sQtsinct (2.1-3)其中 sIt=hIt*m(t) hIt=htcosct (2.1-4) sQt=hQ

10、t*m(t) hQt=htsinct (2.1-5)式（2.1-3）表明，sm(t)可等效成为两个互为正交调制分分量的合成。因此可以得到图2.2所示的等效模型。该模型称为线性调制相移法的一般模型，它同样适用于所有线性调制。HIHQ-2sI(t)m(t)sm(t)cosctsQ(t)图2.2 线性调制一般模型2.2普通调幅（AM）的基本原理在图2.1中，若假设滤波器为全通网络（h(t)1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。 AM调制器模型如下图所示。m(t)A0cosctsm(t)图2.3 AM调制器模型AM信号的时域和频域表达式分别为sAMt=A0+

11、mtcosct=A0cosct+mtcosct (2.2-1)SAM=A0+c+(-c)+12M+c+M(-c) (2.2-2)式中，A0为外加的直流分量；mt可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即mt=0。AM信号的典型波形和频谱分别如下图（a）、（b）所示，图中假定调制信号mt的上限频率为H。显然，调制信号mt的带宽为Bm=2fH。图2.4 AM信号的典型波形和频谱图由图（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足A0|mt|max，否则将出现过调幅现象而带来失真。由它的频谱

12、图可知，AM信号的频谱sAMt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，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即BAM=2Bm=2fH (2.2-3)式中，Bm=fH为调制信号mt的带宽，fH为调制信号的最高频率。2.3双边带调制（DSB）的基本原理如果在AM调制模型中将直流A去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号(DSBSC)，简称双边带信号。 其时域表达式为sDB=mtcosc

13、t (2.3-1) 式中，假设的平均值为0。DSB的频谱与AM的谱相近，只是没有了在处的函数，即smt=12M+c+M-c (2.3-2)与AM信号比较，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是100%，即全部效率都用于信息传输。但由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB信号借条是需采用相干解调，也称同步检波（比包络检波器复杂得多）。其典型波形和频谱如图1-2所示：图2.5 DSB调制典型波形和频谱注意，虽然DSB信号节省了载波功率，但它所需的传输带宽仍是调制信号带宽的两倍，及与AM信号带宽相同。2.4 相干解调和包络检波调制过程的逆

14、过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号sAMt还原为调制信号mt。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。1) 相干解调h(t)sAM(t)coswcts0(t)图2.5 相干解调原理图由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。相干解调的原理框图如图2.5所示。将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得sAMt*cosct=A0+mtcos2ct=12A0+mt+12A0+mt*cos2ct (2.4-1)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

15、项分离，无失真的恢复出原始的调制信号m0t=12A0+m(t) (2.4-2)由此可见，相干解调器适用于所有线性调制信号的解调，及对于AM、DSB都是使用的。只是AM信号的解调结果中含有直流分量A0，这时在解调后加上一个简单隔直流电容即可。从以上分析可知，相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。否则，相干解调后将会使原始信号减弱，甚至带来严重失真，这在传输数字信号是有位严重。2）包络检波法由sAMt的波形可见，当满足条件：A0|mt|max (2.4-3)时，AM波的包络与调制信号m(t)的形状完全一样，因此，用包络检波的方法分容易恢复出原始调制信号；如果上述条件没有满足，就会出

16、现“过调幅”现象，这时用包络检波将会发生失真。但是，可以采用其他的解调方法，如相干解调。AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成，如下图所示。sAMtLPF整流器mt图2.6 包络检波原理图上图为串联型包络检波器的具体电路及其输出波形，电路由二极管D、电阻R和电容C组成。选择RC满足如下条件1fcRC1fH (2.4-4)式中：fc是载波频率，fH是调制信号的最高频率。此时包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即fc的波纹，可由LPF滤除。m0tA0+m(t) (2.4-5)包络检波器输出的信号中，通常

17、含有频率为fc的波纹，可由LPF滤除。图2.7 串联型包络检波器电路及其输出波形包络检波法属于非相干解调法，其特点是：解调效率高，解调器输出近似为相干解调的2倍；解调电路简单，特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实现难度。故几乎所有的调幅（AM）式接收机都采用这种电路。顺便指出，DSB是抑制载波的已调信号，其包络不直接表示调制信号，因而不能采用简单的包络检波方法解调。但若插入很强的载波，使之成为或近似为AM信号，则可以利用包络检波方法解调，这种方法称为插入载波包络检波法。它对于DSB也使用。载波分量可以在接受端插入。注意，为了保证检波质量，插入的载波振幅应远大于信号的振幅，

18、同时也要求插入的载波与调制载波同频同相。三、 线性调制的抗噪性能夫人就会带通滤波器解调器sm(t）sm(t)ni(t)mo(t)n0(t)n(t)实际上，任何通信系统都避免不了噪声的影响，而各种信道中的加性高斯白噪声是普遍存在和经常存在的一种噪声。因此，本节将要研究的问题是，在信道加性高斯白噪声的背景下，各种线性调制系统的抗噪声性能。由于加性噪声被认为只对已调信号的接受产生影响，因而通信系统的抗噪声性能可以用解调器的抗噪声性能来衡量。分析解调器的抗噪声性能的模型如图3.1所示。图中，sm(t)为已调信号，n(t)为信道加性白噪声，带通滤波器的作用是滤除已调信号频带以外的噪声，因此，经过带通滤波

19、器后到达解调器输入端的信号仍认为是sm(t)，而噪声为ni(t).解调器输出的有用信号为mo(t)，噪声为no(t)。图3.1 解调器抗噪声性能分析模型对于不同的调制系统，将有不同形式的信号sm(t)，但解调器输入端的噪声ni(t)形式却是相同的，它是由平稳高斯白噪声n(t)经过带通滤波器而得到的。当带通滤波器的带宽远小于其中心频率0时，可视为窄带滤波器，故ni(t)为聘问窄带高斯噪声，它的表达式为nit=nctcos0t-nstsin0t (3-1)3.1 AM包络检波的性能如上所述，AM信号可用于相干解调和包络检波两种方法解调。AM信号相干解调系统的性能分析与前面双边带的相同，可以此类推。

20、这里讨论AM信号采用包络检波的性能。分析模型如下图所示sm(t）n(t)BPFsm(t)ni(t)包络检波mo(t)n0(t)图3.2 AM包络检波的抗噪声性能分析模型设解调器输入信号为smt=A0+m(t)cosct (3.1-1)这里仍假设调制信号m(t)均指为0，且|mt|maxA0。解调器输入噪声为nit=nctcosct-nssinct (3.1-2)则解调器输入的信号功率Si和噪声功率ni分别为Si=sm2t=A22+m2(t)2 (3.1-2)Ni=ni2(t)=n0B (3.1-3)输入信噪比为siNi=A02+m2(t)2n0B (3.1-4)由于解调器输入时信号加噪声的混合

21、波形，即sm+ni=A0+mt+nc(t)cosct-nstsinct=Etcosct+(t)其中 Et=A0+mt+nct2+ns2(t) (3.1-5)t=arctanns(t)A0+mt+nc(t) (3.1-6)很明显，E(t)便是所求的合成包络。当包络检波器的传输系数为1时，则检波器的输出就是E(t)。由式（3.1-5）可以看出，检波输出E(t)中的信号和噪声存在非线性关系。因此，计算输出信噪比是件困难的事，为使讨论简明，我们来考虑两种特殊情况。1) 大信噪比情况此时，输入信号幅度远大于噪声幅度，即A0+m(t)nc2t+ns2(t) (3.1-7)这时AM的最大信噪比增益为GAM=

22、232) 小信噪比情况此时，输入信号幅度远小于噪声幅度，即A0+m(t)nc2t+ns2(t) (3.1-8)此时，E(t)中没有单独的信号项，只有受正弦信号影响的调制信号项。因此有用信号m(t)被噪声扰乱，这时候输出信噪比不是按比例随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的。注意，用相干解调的方法解调各种线性调制信号时不存在门限效应。由以上分析可得到如下结论:在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同。但当输入信噪比低于门限值时，将会痴线门限效应，这时解调

23、器的输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作。3.2 DSB调制系统的性能设解调器输入信号为： sm(t)= m(t)cos(ct) (3.2-1)与相干载波cos(ct)相乘后，得 (3.2-2)经低通滤波器后，输出信号为: (3.2-3)因此，解调器输出端的有用信号功率为: (3.2-4)解调DSB信号时，接收机中的带通滤波器的中心频率c与调制频率c相同，此解调器输入端的窄带噪声: （3.2-5）它与相干载波cos(ct)相乘后，得： （3.2-6）经低通滤波器后，解调器最终输出噪声为： （3.2-7）故输出噪声功率为： （3.2-8）式中，B=2fH,为DSB的带通滤波器的带宽，n0为噪声

24、单边功率谱密度。解调器输入信号平均功率为： （3.2-9）可得解调器的输入信噪比： （3.2-10）解调器的输出信噪比： （3.2-11）因此制度增益为: （3.2-12）也就是说，DSB信号的解调器使信噪比改善一倍。这时因为采用相干解调，使输入噪声中的一个正交分量ns(t)被消除的缘故。四、线性调制系统MAtlab GUI仿真与分析4.1 Matlab GUI简介MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究

25、、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。创建MATLAB用户界面必须具有以下3个元素：1) 组件在MATLAB GUI中的每一个项目（按钮、标签、编辑框等）都是一个图形化组件。组件可分为类：图形化控件（按钮、编

26、辑框、列表、滚动条等）、静态元素（窗口和文本字符串）、菜单和坐标系。图形化控件和静态元素由函数uicontrol创建，菜单由函数uimenu和uicontexmenu创建，坐标系经常用于显示图形化数据，由函数axes创建。2) 图形化窗口GUI的每一个组件都必须安排在图像窗口中。在画数据图像时，图像窗口通常会被自动创建。但还可以用函数figure来创建空图像窗口，空图形窗口经常用于放置各种类型的组件。3) 回应如果用户用鼠标单击或用键盘输入一些信息，那么程序就要有相应的动作。鼠标单击或输入信息是一个事件，如果MATLAB程序运行相应的函数，那么MATLAB函数肯定会有所反应。例如，如果用户单击

27、一按钮，这个事件必然导致相应的MATLAB语句执行。这些相应的语句被称为回应。只要执行GUI的单个图形组件，就必须有一个回应。实现一个GUI的过程包括两个任务：一是GUI的组建布局，另一个是GUI组件编程。在MATLAB中GUIDE是一个组件布局工具集，能够生成用户所需的组件资源并保存在一个FIG文件中；其次，GUIDE还可以生成一个包含GUI初始化和发布控制代码的M文件，该文件为回调函数(用户在图形界面中激活末一控件是执行的函数)提供一个框架。用户也可以通过调用组件函数M文件来实现GUI中所有组件的布局，但是使用GUIDE交互式的组建布局将会大大减小工作量。GUIDE可以首先在布局GUI的同

28、时生成以下两个文件：1) FIG文件。该文件包括GUI的图像窗口和所有子对象（包括用户控件和坐标轴）的完全描述以及所有对象的属性值。2) M文件。该文件包括用户用来发布和控制界面和回调函数（这里做为子函数）的各种函数。该文件中不包括任何组件的布置信息。可以这样说，MATLAB图形界面程序的核心就是句柄图形的应用，对于句柄图形的充分了解将使的MATLAB图形界面程序的编写更加容易。4.2 如何利用GUIDE创建GUIMATLAB的GUIDE开发工具为用户提供以下几种组件布局工具：1. 组件布局编辑器：添加和安排图形窗口中的对象；2. 排列工具：排列对象的相对次序；3. 属性编辑器：检查和设置属性

29、值；4. 对象浏览器：观察本次运行中图形对象句柄的层次关系；5. 菜单编辑器：创建图形窗口菜单。这些工具集中在布局编辑器中，使用guide命令可以显示该界面，如图4.1所示。图4.1 GUIDE开始界面如果要对一个已经存在的GUI进行布局，可以使用菜单打开该GUI或使用以下命令装载已存在的图形窗口（taozhi）,只需在命令窗口输入命令：guide taozhi,fig。通过使用布局工具，用户可以添加所需的用户控件并设置所需的属性。布局完成并存盘后，所有的对象信息就保存在相应的FIG文件中了。下一步要对GUIDE生成的或用户自己编写的M文件进行编程实现用户界面的交互功能，编程工作简单分为以下几

30、个部分：1) 理解M文件。如果GUI的M文件是由GUIDE创建的，那么用户需要理解GUIDE创建的函数的意义，从而进一步编程。2) 管理GUI数据。MATLAB提供一个句柄结构体来方便地访问GUI所有的组件句柄，用户还可以使用这个结构体来存储M文件所需的全局数据。3) 设计交互平台的兼容性。GUIDE提供一个设置方法来保证用户GUI在不同平台上的良好表现。4) 回调函数编程与应用。用户对象的回调函数中有一些回调函数属性，用户可以通过设置这些属性来获得所需的操作。5) GUI图形窗口行为控制。4.3普通调幅（AM）的仿真与分析AM信号仿真波形图如图4.1所示。图4.2 AM调制波形分析：由频谱可

31、以看出，AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波分量的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的2倍。对AM信号的解调采取乘积型同步检波。实现方式是使调制信号与相干载波相乘，然后通过低通滤波器。 由AM仿真分析可得出： （1）此调制方式占用频带较宽，已调信号的频带宽度是调制信号的频带的两倍； （2）由于被调信号的包络就是调制信号叠加一个直流，所以容易实现峰值包络解调； （3）含有正弦载波分量，即有部分功率耗用在载波上，而没有用于信息的传送； （4）从效率上看，常规调幅幅度方式效率较低，但调制和解调过

32、程简单。4.4双边带调制（DSB）的仿真与分析DSB信号仿真波形图如图4.2所示。图4.2 DSB调制波形分析：由图可以看出DSB调制有如下特点： 1) DSB信号的幅值仍随调制信号变化，但与普通调幅波不同，它的包络不再在载波振幅上下变化； 2) DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点处（调制电压正负交替时候）要突变180； 3) DSB调制，信号仍集中在载频附近，由于DSB调制抑制了载波，它的全部功率为边带占有，输出功率都是有用信号，它比普通调幅波经济，但在频带利用率上没有改进； 4) DSB的频谱相当于从AM波频谱图中将载频去掉后的频谱。 进一步观察DSB信号的仿真图形可见，上下半轴对称

33、，这是因为上下两个边带所含的消息完全相同，故从消息传送的角度看，发送一个边带即可，这样不仅可以节省发射功率，而且频带的宽度也缩小一半。4.5 GUI系统界面设计m(t)直流分量在此处键入公式。A在此处键入公式。包络检波相干解调sm(t）sDBcoswctcoswctm(t)程序设计原理框图如图4.所示。图4.程序设计原理图GUI界面主要由基本信号观察区、解调信号波形区、滤波前后信号频谱观测区、数据参数设置区、图像观测区等物部分组成。基本信号观察区主要是对载波信号、调制信号、AM已调信号、DSB已调信号的时域波形和频谱进行展示；解调信号波形区由相干解调和包络检波两部分组成，相干解调区主要对AM、

34、DSB信号通过相干解调后的信号波形和调制信号的波形进行展示对比；而包络检波区主要AM信号通过包络检波后的信号波形与调制信号的波形进行展示对比；滤波前后信号频谱观测区主要是对AM、DSB信号在采用相干解调时滤波前后的频域波形的展示和对比；数据参数设置区主要是对载波信号和调制信号的频率和幅度进行设置实现用不同的载波调制不同的发送信号的目的；图像观测区主要是对显示相应的波形。GUI设计界面如图.所示。图.GUI图形界面的设计GUI各种仿真图形如下所示。图4.4 载波信号波形与频谱图4.5 调制信号波形及频谱图4.6 AM已调信号及其频谱图4.7 DSB已调信号及其波形图4.8 AM解调信号波形及其频

35、谱（相干解调）图4.9 DSB解调信号及其频谱图4.10 AM解调信号波形及其频谱（包络解调）图4.11 AM相干解调滤波前后的频谱对比图4.12 DSB相干解调滤波前后的频谱对比设计总结在拿到本次课程设计任务书后，基本原理都是平时熟练掌握的知识，难点在于用以前从来没有尝试过的GUI进行系统仿真。我就去图书馆借阅相关资料，上网浏览相关信息，从中获得了大量的资料。在得到详细的关于AM、DSB调制、解调资料后，开始熟悉MATLAB中GUI的使用。我进一步研究了其中的理论知识，并开始利用GUIDE建立用户图形界面，然后编写相应的回调函数。起初程序编写并不那么顺利，我反了一个大错误，这种大程序应该进行

36、“模块化”设计，这样容易进行错误的定位。在意识到这一点之后，我开始细心地按模块进行设计，解决了之前很多之前无法具体定位的错误。但随着我对MATLAB软件的不断了解，试着使用当中 help()函数。里面详尽的解析对我的编程工作有了极大的支持作用。所谓幅度调制，是指高频载波的振幅按照基带信号振幅瞬时值的变化规律而变化的调制方式。它是一种线性调制，其“线性”的含义其实是：已调信号的频谱仅是基带信号频谱的平移。AM信号的包络与调制信号m(t)的形状一样，因此可采用简单的包络检波器进行解调；DSB信号抑制了AM信号中的载波分量，因此调制效率100%。线性调制的通用模型有：滤波法和相移法。他们适用于所有线

37、性调制，只要在模型适当选择边带滤波器的特性，便可以得到各种幅度调制信号。而解调是调制的逆过程，其作用是将已调信号中基带信号恢复出来。解调方法分为：相干解调和非相干解调（包络检波）。相干解调适用于所有线性调制信号，只是需要一个与调制载波严格同步的相干载波。而包络检波是直接从已调波的幅度中恢复原调制信号，属于非相干解调。通过此次通信系统综合训练课程设计，我掌握了运用MATLAB进行信号处理和分析的基本内容和方法，加强了我对MATLAB软件的应用能力。提高自己的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质，并帮助我们掌握基本的文献检索和文献阅读的方法，同时提高我们正确地撰写论文的基本能力。在课

38、程设计过程中，着重研究了DSB信号调制与解调原理和MATLAB模拟实现，熟悉了信号波形、频谱的和系统性能的分析方法，了解了数字滤波器的设计与使用方法，综合提高了自己的专业技能。参考文献1.葛哲学等 .MATLAB时频分析技术及其应用M.人民邮电出版社.2007年 2.葛哲学.精通MATLABM.电子工业出版社.2008年 3.樊昌信等.通信原理M.国防工业出版社.2007年 4.陈怀琛. 数字信号处理教程:MATLAB释义与实现M.2008年5.李建新.现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工具箱M.西安电子科技大学出版社.20006.刘敏.MATLAB通信仿真与应用M.国防工业出版社.7.曹

39、志刚等著.现代通信原理M.清华大学出版社.2001.58.吴伟陵等著.移动通信原理M.电子工业出版社.2005附 录%附录1%AM调制、解调%信源close all;clear all;dt=0.001;%时间采样间隔fm=1;%信源最高频率fc=10;%载波中心频率T=5;%信号时长t=0:dt:T;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);%信源SNR=100;%信噪比%AM modulationA=2;s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);%B=2*fm;%带通滤波器带宽s_am=awgn(s_am,SNR);%加窄带高斯噪声figure(1)subplot(

40、311)plot(t,s_am);hold on;%画出AM信号波形plot(t,A+mt,r-);%标出AM的包络title(AM调制信号及其包络)xlabel(t/s);%AM demodulationrt=s_am.*cos(2*pi*fc*t);%相干解调rt=rt-mean(rt);f,rf=T2F(t,rt);t,rt=lpf(f,rf,2*fm);%低通滤波subplot(312)plot(t,rt,b);hold on;plot(t,mt/2,r-);title(相干解调后的信号波形);xlabel(t/s)subplot(313)f,sf=T2F(t,s_am);%调制信号频谱plot(f,abs(fftshift(sf);hold on;