通信原理课程设计概论

学院：理学院班级：电子信息科学与技术-2摘要 1 设计意义设计要求2.1设计原理2.2滤波法2.3详细设计步骤2.4程序设计第三章、单边带调制与解调电路设计3.2、带通滤波器3.3、切比雪夫型带通滤波器3.4、二阶有源滤波电路3.5、普通调幅(AM)3.6、双边带调制(DSB)3.7、普通调频(FM)第四章、调制与解调的MATLAB仿真4.4、设计体会摘要单边带SSB节约频带，节省功率，具有较高的保密性，因此，国内外使用的短波电台然后经过带通滤波器进行滤波生成SSB信号，再通过同步检波进行解调。通过输入检测信在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个技术重点。这次课程设计的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软件平台上的仿真实现几种常见的模拟调制方式(AM,DSB,FM)，结合MATLAB模块和Simulink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掌握模拟调制系统的相关知识。第1章前言1.1设计意义随着通信业务的不断发展，频道拥挤的问题日益突出，占用较窄频带或能在同一频段内容纳更多用户的通信技术日渐受到了人们的重视。本次课设的目的是通过学习和掌握电路设计于仿真软件的基础上，按照要求设计一个普通调幅的调制解调电路并进行仿真，综《电决实际问题的能力。实现SSB的调制解调系统的设计与仿真。单边带幅度调制(SingleSideBandAmplitudeModulation)只传输频带幅度调制信号的一个边带，使用的带宽只有双边带调制信号的一半，具有更高的频率利用率，成为一种广泛使用的调制方式。本文在介绍单边带调制与解调的方法后，利用Multisim对单边带调制与解调系统进行了仿真。1.2设计要求路的分析；调制电路的分析；学习和初步掌握电路设计仿真软件包括：原理图设计的基本操作；电路仿真的基本操作；设计一个SSB调幅电路并仿真，绘制其电路图；包括:SSB调幅调制及解调电路的设计；电路仿真及结果分析；第2章SSB调制与解调的基本原理2.1设计原理信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号，实现频率的搬移，使有用信号容易被传播。单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。因此，我们只需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率。这就是单边带调制(SSB—SC)。产生SSB信号有移相法和滤波法。本设计采用滤波法，即，将已产生的双边带信号通过一个带通滤波器，根据该滤波器传递函数的不同，可分别得到下边带 (t)的所有频率成分移相的信号，称为的希尔伯特信号。式中符号取“-”产生上边带，取“+”产生下边带。2.2滤波法单边带调制就是只传送双边带信号中的一个边带(上边带或下边带)。产生单边带信号最直接、最常用的是滤波法，就是从双边带信号中滤出一个边带信号，图1是滤波法模型的示意图。单边带信号的频谱如图2所示，该图能说明滤波法的基本原理，图中HSSB (ω)是单边带滤波器的系统函数，即hSSB(t)的傅里叶变换。图1滤波法模型若保留上边带，则HSSB(ω)应具有高通特性。若保留下边带，则应具有低通特性。图图2单边带信号频谱图2.3详细设计步骤2.3.1信号的产生2.3.2所使用的函数三角波函数sawtooth;调用格式为：x=sawtooth(t,width)功能：产生一个周期为2pi幅度在-1到+1之间的周期性三角波信号。其width表示最大幅度出现的位置：即在一个周期内，信号从t0到width*2pi时函数值从-1到+1线性增加，而从width*2pi到2pi又是从+1到-1线性下降width取值在0~1之间。若x=sawtooth(at,width),则对应的周期为2*pi/a。abs(x):纯量的绝对值或向量的长度Abs函数返回一个数的绝对值。用法为：result=Abs(number)其中result是number参filter:一维数字滤波filter(fb,fa,mo),这里fa,fb分别为滤波器的上下限截止频率，而mo为滤波器的输入信2.4程序设计程序如下：Fs=100000;t=[0:1/Fs:0.01];y=sin(300*2*pi*t);Y=fft(y);Y=abs(Y(1:length(Y)/2+1));%抽样频率%调制信号%调制信号频谱frqY=[0:length(Y)-1]*Fs/length(Y)/2;Fc;y1=amod(m*y,Fc,Fs,'amssb');n=awgn(y1,30);Y1=fft(y1);Y1=abs(Y1(1:length(Y1)/2+1));%解调%已调信号加噪声frqY1=[0:length(Y1)-1]*Fs/length(Y1)/2;y2=ademod(n,Fc,Fs,'amssb');Y2=fft(y2);Y2=abs(Y2(1:length(Y2)/2+1));frqY2=[0:length(Y2)-1]*Fs/length(Y2)/2;subplot(3,2,1);plot(t,y);title('调制信号')subplot(3,2,2);plot(frqY,Y);title('调制信号频谱')axis([030000max(Y)]);subplot(3,2,3);plot(t,y1);title('已调信号')subplot(3,2,4);plot(frqY1,Y1);title('已调信号频谱')subplot(3,2,5);plot(t,y2);title('解调信号')subplot(3,2,6);plot(frqY2,Y2);title('解调信号频谱')axis([03000max(Y2)]);%ssb信号解调%解调信号频谱第三章单边带调制与解调电路设计3.1SSB电路的设计过程产生SSB信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。3.2带通滤波器图4滤波法产生SSB的多级频率搬移过程由SSB的分析原理我们知道，当载波信号与调制信号相乘以后产生了相同的上下两个边带为了节约带宽我们取下边带我们采用切比雪夫型带通滤波器150¦¸点是，输入阻抗高，输出阻抗低。益就是低通滤波器的通带电压增益LL6.855nF750¦¸1.395uH541.4nF4.284uH1.663nF382.8nF6.059uH338.4uHLL图5切比雪夫带通滤波器3.3切比雪夫型带通滤波器通过带通滤波器与双边带的信号。低通滤波器是通过从零到某一截止角频率的低频信号，而对大于的所有频率则完全衰减，因此其带宽BW=wc3.4二阶有源滤波电路集成运放在有源RC滤波电路中作为高增益有源器件使用时，可组成无限增益多反馈环形有源滤波电路，而当作为有限增益有源器件使用时，则可组成所谓言控电压源滤波电路VCVS。16k¦¸16k¦¸OPAMP_3T_VIRTUAL5.7k¦¸3.5普通调幅(AM)设调制信号m(t)叠加直流分量A后与载波相乘，滤波器为全通滤波器，就形成了AM(调幅)信号。AM信号的时域和频域表达式分别为(2-1)(2-1)式中，A为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其oAM信号的典型波形和频谱分别如下图2.2所示，图中假定调制信号m(t)的上限频率为wH。显然，调制信号m(t)的带宽为Bm=fH。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Aom(t)max，否则将出现过调幅现象而带来失真。由它的频谱图可知，AM信号的频谱s(t)是由载频分量和上、下两个边带组成(通常AM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AM有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，式中，Bm=fH为调制信号m(t)的带宽，fH为调制信号的最高频率。调制过程的逆过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信3.6双边带调制(DSB)在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号m(t)中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带(DSB)调制信号，简称双边带(DSB)信号。时域和频域表示式分别为sDSBtMwwcMwwc(2-(2-BDSB=BAM=2Bm=2f(2-式中，Bm=fH为调制信号带宽，fH为调制信号的最高频率。此时，乘法器输出经低通滤波器滤除高次项，得(2-1、由时间波形可知，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，需采用相干解调(同步检波)。决的问题3.7普通调频(FM)成正比例变化，即=Kfm(t) radsV。这时相位偏移为这时相位偏移为则可得到调频信号为调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带调频信号，(2-15)(2-15)非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图2.7所示。限幅器幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。设输入调频信号为微分器的作用是