通信系统设计报告

1、通信系统课程设计报告题目：模拟线性调制系统的建模、设计与计算机仿真分析学 院xx专业班级xx学生姓名xx学生学号xx提交日期目录1 设计目的 2.2 设计要求和设计指标 3.3 设计内容 3.3.1 线性调制的 一般原理 3.3.2 常规双边带调制 AM 4.3.2.1 AM 调制工作原理 4.3.2.2 AM 调制解调仿真电路 5.3.2.3 AM 调制解调仿真结果与分析 6.3.3 双边带调制 DSB 9.3.3.1 DSB 调制解调工作原理 9.3.3.2 DSB 调制解调仿真电路 1.03.3.3 DSB 调制解调仿真结果与分析 1. 13.4 单边带调制 SSB1.4.3.4.1 S

2、SB 调制解调工作原理 1.43.4.2 SSB 调制解调仿真电路 1.73.4.3 SSB 调制解调仿真结果与分析 1.84 本设计改进建议 2.1.5 总结 2.1.参考文献 2.1.2 设计 目 的(1) 使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理 ；(2) 培养学生掌握电路设计的基本思路和方法 ；(3) 能提高学生对所学理论知识的理解能力 ；(4) 能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力(5) 提高学生的科技论文写作能力 。2 设计要求和设计指标(1) 学习 SystemView仿真软件 ；(2) 对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析(3) 提出系统的设计方案 ，

3、选用合适的模块 ；(4) 对所设计系统进行仿真 ;(5) 并对仿真结果进行分析 。3 设计内容3.1 线性调制的 一般 原理模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制 ， 本课程设计只研究线性调 制系统的设计与仿真 。 线性调制系统中 ，常用的方法有 AM 调制，DSB 调 制，SSB调制。线性调制的 一般原理 ：载波 ： s(t) Acos( ct 0 )调制信号 ： sm (t) Am(t ) cos( ct 0 )式中 mt 基带信号 。 线性调制器的 一般 模型如图 3-1在该模型中 ，适当选择带通滤波器的冲击响应 h t ， 便可以得到各种线性 调制信号 。线性解调器的 一般 模型如图

4、3-2图 3-2 线性解调系统的 一般 模型其中 sm t 已调信号 ， n t 信道加性高斯白噪声3.2 常规双边带调制 AM3.2.1 AM 调制工作原理( 1)调制原理如果输入基带信号 mt 含直流分量 ，则它可以表示为m0与m' t 之和，其 中，m0是mt 的直流分量 ，m t 是表示消息变化的交流分量 ，且假设 h t 也 是理想带通滤波器的冲激响应，如果满足 m0 m(t)max，则信号为调幅 (AM)信号，其时域表示形式为 ：sm tm0 m t cos ct m0 cos ct m t cos ct其对应的频域 表示式为 ：Sm( )m0(c)(c)21M '

5、(c)M '(c)式中 M '( ) m'(t) 。(2)解调原理通常 AM信号可以用相干解调 (同步检测 )和非相干解调 (包络检波 )两 种方法进行解调 。 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 。 将已调信号乘 上一 个与调制 器同频同相的载波 ，可得sAM (t) cos( ct) A0 m(t)cos2 ct 12A0 m(t) 12A0 m(t)cos2 ct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

6、分离 ，无失真的恢复出原始的调制信号 ：12A0 m(t)本设计采用了相干解调的方法进行解调 ，其原理框图如图 3-3 所示图 3-3 相干解调原理框图3.2.2 AM 调制解调仿真电路根据以上 AM 信号的调制与解调原理 ，用 system view 仿真的电路图如图3-4 所示 。图 3-4 AM 调制解调仿真电路具体设计参数为 ：Token12、 14:正弦载波信号 ， 幅度为 1V,频率为 300HZ;Token1： 增益为 2；Token2、 9：乘法器 ；Token6、 7：加法器 ；Token4： 正弦基带信号 ，幅度为 1V，频率 10HZ;Token10:低通滤波器 ，截止频

7、率为 12HZ,极点数为 3 采样频率 =3000HZ，采样点数 =1024。3.2.3 AM 调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图 3-5 所示 ：图 3-5 （ a） 载波信号图 3-5 （ b） 基带信号图 3-5 （ c） AM 已调信号图 3-5 （ d） AM 解调信号图 3-5 AM 调制解调波形图其中基带信号频谱 、 已调信号频谱及解调后信号频谱如下图 3-6 所示 :I -0- 90®(q) 90®®U1 (e) 90®图 3-6 （ d） AM 解调信号频谱图图 3-6 频谱比较图分析：AM调制为线性调制的 一种，由图 3-5 可以

8、看出，在波形上，已调 信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化 ；由图 3-6 可以看出 ， 在频谱结构 上， 它完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移 。 用相干解调法解调 出来的信号与基带信号基本 一致，实现了无失真传输 。3.3 双边带调制 DSBDSB 调制解调工作原理，且 h（t） 是理想的带通（DSB 信号）， 或称双（1）调制原理在图 3-1 中 ，如果输入的基带信号没有直流分量 滤波器 ，则该基带信号与载波相乘就得到双边带信号 边带抑制载波信号 。 其表达式为sm t m （ t ）cos ct2）解调原理DSB信号只能用相干解调的方法进行解调 ，DSB信号的解调模型与 AM

9、信号相干解调时完全相同 。 此时 ,乘法器输出为 ：2sDSB (t ) cos ct m(t )cos2 ct 21m(t) 12 m(t )cos2 ct经低通滤波器滤除高次项 ，得 mo(t) 12 m(t)即无失真地恢复出了基带信号DSB 调制解调仿真电路根据以 上 DSB信号的调制与解调原理 ，用 systemv iew 仿真的电路图如图 7所示。图 3-7 DSB 调制解调仿真电路图具体设计参数为 ：Token12、 14:正弦载波信号 ， 幅度为 1V,频率为 300HZ;Token15： 增益为 0； Token2、 9：乘法器 ；Token16、 7：加法器 ；Token4：

10、 正弦基带信号 ，幅度为 1V，频率 10HZ;Token10:低通滤波器 ，截止频率为 12HZ,极点数为 3。10采样频率 =3000HZ，采样点数 =1024。3.3.3 DSB 调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图 3-8 所示 ：图 3-8 （ a） 载波信号图 3-8 （ b） 基带信号11图 3-8 （ c） DSB 已调信号图 3-8 （ d） DSB 解调信号图 3-8 DSB 调制解调波形图其中解调后信号频谱 、 已调信号频谱及基带信号频谱如下图 3-9 所示 :12图 3-9 （ a） 载波信号频谱图图 3-9 （ b） 基带信号频谱图13图 3-9 （ c） DSB

11、已调信号频谱图图 3-9 （ d） DSB 解调信号频谱图图 3-9 频谱比较图分析：DSB调制为线性调制的 一种，由图 3-8 可以看出 ，在波形上， DSB调制 信号有明显的包络 ， 且存在反相点 , 占用频带宽度比较宽 ，为基带信号的 2 倍；由图 3-9 可以看出，在频谱上， DSB 信号不存在载波分量 ，即没有离散 谱 ，只有 上下边带两部分 ， 调制效率为 100%，即全部功率都用于信息传 输。 由于 DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律 一致， 因此采用相干 解调 ，低通滤波器的截止频率为 12Hz，经相干解调后 ，与原信号波形 一致， 稍微存在 一些延时 。3.4 单边带

12、调制 SSB3.4.1 SSB 调制解调工作原理1）调制原理14双边带已调信号包含有两个边带 ， 即上、 下边带 。 由于这两个边带 包含的信息相同 ，从信息传输的角度来考虑 ，传输 一个边带就够了 。 所谓 单边带调制 ，就是只产生 一个边带的调制方式 。 故易知在 DSB 调制后加适 当截止频率的高通或低通滤波器便可产生相应 SSB信号 。通过低通滤波器后产生的下边带 SSB信号，表达式为 ：sm t 0.5m t cos ct 0.5m? t sin ct通过高通滤波器后产生的 上边带 SSB信号，表达式为 ：sm t 0.5m t cos ct 0.5m? t sin ct原理图如图

13、3-10 所示图 3-10 SSB 调制系统原理图但是由于滤波器的截止特性不理想 ，这里 采用移相法来设计 。 设调制 信号的单频信号 f (t) Am cos mt，载波为 c(t) cos ct ，则调制后的 双边带时域波形为sDSB t Amcos mtcos ct Amcos wc wm t Amcos wc wm t /2保留 上边带，波形为15sUSB tAm cos wc wm t /2 Am cos wct cos wmt sin wct sin wmt /2保留下边带 ， 波形为slSB tAm cos wc wm t /2 Am coswctcoswmt sin wct s

14、in wmt /2，称为同相分后相乘的结上 两式中的第 一项与调制信号和载波信号的乘积成正比量 ；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相 90 果，图 3-11 SSB 移相法原理图（2）解调原理SSB调制信号只能用相干解调方法解调 。 解调原理和 AM 的线性解调原 理相同 ，解调原理图如图 3-3 所示 。163.4.2 SSB 调制解调仿真电路根据以上 SSB信号的调制与解调原理 ，用 system view 仿真的电路图如图3-12 所示 。图 3-12 SSB 调制解调仿真电路图 具体设计参数为 ：Token0:正弦基带信号 ， 幅度为 0.5V,频率为 10HZ;Token1

15、、 3、 8：乘法器 ； Token5、 6： 加法器 ；Token4： 相反器 ；17Token2、 11： 正弦载波信号 ，幅度为 1V，频率 300HZ;Token10:低通滤波器 ，截止频率为 10HZ,极点数为 2 采样频率 =3000HZ，采样点数 =1024。3.4.3 SSB 调制解调仿真结果与分析仿真后的波形如图 3-13 所示 ：图 3-13 （ a） SSB 下边带已调信号18图 3-13 （ b） SSB 上边带已调信号图 3-13 （ c） SSB 下边带解调信号图 3-13 SSB 调制解调波形图其中解调后信号频谱 、上 边带信号频谱 、 下边带信号频谱及如下图3-

16、14 所示 ：19图 3-14 （ a） SSB 下边带已调信号频谱图图 3-14 （ b） SSB 上边带已调信号频谱图图 3-14 （ c） SSB 下边带解调信号频谱图20图 3-14 频谱比较图分析：SSB调制信号与 DSB调制信号的波形及频谱基本 一致，与 DSB相比较 ， SSB信号是将双边带信号中的 一个边带滤掉而形成的 ，只包含了 一 个边带的信 号，节省了带宽资源 ，调制效率仍是 100%， 带宽利用率高 。 由于 SSB信号 的包络也不再与调制信号的变化规律 一 致，因此采用相干解调 ， 经相干解调 后的波形与原输入波形 一致 ，有稍微的延时 。4 本设计改进建议（ 1） 在仿真图中加入加性噪声 ，了解噪声对信号的影响 ；（2） 可以做残留边带调制 VSB,了解 VSB 与其他调制方式的优劣点 ；（3） 做一个项 目，如超外差式收音机 ，在实践中寻找不同 ；（ 4） 在仿真图中 ，多试几个值 ，了解仿真图形的细微变化 ；（ 5） 拓展学习 ，了解角度调制的优缺点 。5 总结AM 调制 、 DSB 调制、 SSB调制是常用的模拟调制方式 ，从传输带宽 的角度讲 ，AM 调制和 DSB调制是信号带宽的 2 倍 ， 而 SSB调制仅是 AM 调制 和 DSB 调制系统带宽的 一半，有效地节省了带宽 ；从