信号处理分析课程设计报告

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1、武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书目录摘要11DSB调制与解调的基本原理21.1DSB调制原理21.2DSB解调原理32Simulink仿真电路42.1调制模块42.2调制后加入高斯白噪声62.3解调与低通滤波模块82.4总体模型103MATLAB程序代码113.1系统框图113.3噪声部分133.4带通滤波部分143.5解调部分153.6低通滤波部分164心得体会175参考文献18附录1920武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书摘要信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程实际上是一个频谱搬移的过程,即是将低频信号的频谱(调制信号)

2、搬移到载频位置(载波)。而解调是调制的逆过程,即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。调制与解调方式往往能够决定一个通信系统的性能。幅度调制就是一种很常见的模拟调制方法,在AM信号中,载波分量并不携带信息,仍占据大部分功率,如果抑制载波分量的发送,就能够提高功率效率,这就抑制载波双边带调制DSB-SC(DoubleSideBandwithSuppressedCarrier),因为不存在载波分量,DSB-SC信号的调制效率就是100%,即全部功率都用于信息传输。但由于DSB-SC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

3、,需采用同步检波来解调。这种解调方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声,虽然经过带通滤波器后会使其转化为窄带噪声,但它依然会对解调信号造成影响,使其有一定程度的失真,而这种失真是不可避免的。本文介绍了M文件编程和Simulink两种方法来仿真DSB-SC系统的整个调制与解调过程。关键词DSB-SC调制同步检波信道噪声M文件Simulink仿真20武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书1DSB调制与解调的基本原理1.1DSB调制原理在消息信号m(t)上不加上直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调

4、制信号,或称抑制载波双边带(DSB-SC)调制信号,简称双边带(DSB)信号。DSB调制器模型如图3-1,可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。图1-1DSB信号调制器模型其时域和频域表示式分别如下(式3-1)(式3-2)除不再含有载频分量离散谱外,DSB信号的频谱与AM信号的完全相同,仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号,它的带宽与AM信号相同,也为基带信号带宽的两倍。 图1-2DSB信号的波形与频谱20武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书1.2DSB解调原理因为不存在载波分量,DSB信号的调制效率是100%,即全

5、部功率都用于信息传输。但由于DSB信号的包络不再与m(t)成正比,故不能进行包络检波,需采用相干解调。图1-3DSB信号相干解调模型图3-3中SL(t)为本地载波,也叫相干载波,必须与发送端的载波完成同步。即频率相同时域分析如下:Sp(t)经过低通滤波器LPF,滤掉高频成份,为频域分析如下:式中的H(ω)为LPF的系统函数。频域分析的过程如图3-4所示。事实上本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的,因此,需要讨论有误差情况下对解调结果的影响。图1-4DSB信号相干解调过程示意图20武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书2Simulink仿真电路2

6、.1调制模块新建一个仿真空白模型,将DSB信号调至所需要的模块拖入空白模型中。图4-3中Sinewave为正弦基带信号、Sinewave1为正弦载波,均使用离散化的信号。product为乘法器。连接各模块如下图所示。图2-1DSB调制模型双击模块设置基带信号属性:幅度为2,频率为2HZ,初相位为0,离散方式,采样间隔为0.002s。用同样的方式设置载波信号属性:幅度为2,频率为50HZ,初相位为0,离散方式,采样间隔为0.002s。示波器得到的波形及频谱如下:图2-2调制信波形20武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书图2-3载波信号波形图2-4已调信号

7、波形图2-5调制信号的频谱图2-6已调信号的频谱从图中可以清楚地看出,双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。在调制信号零点前处已调波的相位发生了180°的突变。在调制信号的正半周期内,已调波的高频相位与载波相同,在调制信号的负半周期内,已调波的高频相位与载波相反。并且双边带的带宽为基带信号的两倍。20武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书2.2调制后加入高斯白噪声加性高斯白噪声AWGN(AdditiveWhiteGaussianNoise)是最基本的噪声与干扰模型。加性噪声是叠加在信号上的一种噪声,通常记为n(t),而且无论有无信号,噪声n(

8、t)都是始终存在的。因此通常称它为加性噪声或者加性干

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