模拟调制系统作业.docx

模拟调制系统的基本原理与仿真【摘要】调制在通信系统中的作用至关重要。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。在无线通信中和其他大多数场合，调制一次均指载波调制。载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或某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。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。解调（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解调出来。本文将就模拟调制中调幅（AM）和双边带（DSB）调制与解调以及调频系统中小信噪比情况下出现的门限效应等方面的进行基本原理分析，并运用System View进行仿真。最后，本文将以AM调幅收音机模型为例，分别运用System View和Matlab进行相关仿真，实现模拟调制的综合运用。【关键词】调制 解调 AM DSB System View Matlab第1部分 幅度调制原理幅度调制的一般模型幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按照调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如下：m(t)h(t)s(t)图1.1.1 幅度调制的一般模型设调制信号m(t)的频谱为M(w)，余弦波c(t)=作为高频载波，滤波器的冲激响应为h(t),其对应的传输函数为H(w),输出已调信号为s(t),其对应的频谱为S(w)，则可以得到三个傅里叶变换对：m(t)，h(t), s(t)。由一般模型可以得到已调信号的时域表达式为进一步可以得到由以上表达式可见，对于幅度调制的已调信号，在波形上，其幅度随调制信号规律而变化；在频谱结构上，其频谱完全是调制信号的频谱在频域内的简单搬移。由于频谱的搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应的，幅度调制系统也称为线性调制系统。常规调幅AM调制系统模型在幅度调制器的一般模型中，如果滤波器为全通网络，即传输函数H(w)=1,相应的冲激响应h(t)=，调制信号m(t)叠加直流A后与载波相乘，则构成常规双边带调幅系统（DSB—AM），简称常规调幅系统，或AM调制系统，相应地产生的已调信号称为AM信号。AM调制系统的模型如下图：m(t)A 图1.1.2（1） AM调制系统模型调制信号m(t)可以是确知信号，也可以是随机信号，通常认为其均值为0，。A是外加的直流分量，仍采用高频余弦载波c(t)=。AM信号的波形和频谱AM信号的表达式由图1.1.2（1）可以得到AM信号的时域表达式为其频域表达式为AM信号的波形和频谱AM调制的调制信号、载波信号和已调信号的典型波形和频谱分别入下图所示(a)AM调制的波形 (b)AM调制的频谱图1.1.2（2） AM调制的波形和频谱由上图（a）可见，AM信号波形的包络与调制信号m(t)成正比，因此用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了包络检波时不发生失真，必须保证否则将出现过调制现象而产生失真。通常定义调幅指数为即当调幅指数时，可以保证包络检波时不会产生失真。AM信号的带宽由AM信号的频谱图可见，AM信号的带宽为基带信号带宽的两倍，即式中：为原调制信号带宽，为调制信号的最高频率。AM信号的解调相干解调由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，即可得到原始信号的频谱，从而恢复出原始调制信号。解调中的频谱搬移可通过已调信号与相干载波相乘来实现，相干载波是与发送端调制时所使用的载波同频同相位的载波。AM相干解调的原理框图如下图：(t)图1.1.2（3） AM相干解调系统原理框图上图中，乘法器的输出为通过低通滤波器，清除上式中的第二项高频成分，解调器的输出为隔离直流后，便可无失真恢复原始调制信号m(t)。包络检波法解调由AM信号的频谱可见，AM信号波形的包络与调制信号m(t)成正比，故可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：(t)LPF整流器图1.1.2（4） 包络检波器一般模型下图为串联型包络检波器的具体电路，由二极管D，电阻R和电容C组成。图1.1.2（5） 串联型包络检波器当RC满足条件时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，如下图所示图1.1.2（6）包络检波器的输出波形此时有包络检波器的输出信号中，通常含有频率为的波纹，可由LPF滤除。隔离直流后，便可无失真恢复原始调制信号m(t).双边带调幅1.DSB调制系统模型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。DSB调制系统与AM调制系统的基本原理极为相似，二者的区别主要体现在:DSB载波在过零点处反相，