通信系統(tǒng)設計報告

1、通信系統(tǒng)課程設計報告通信系統(tǒng)課程設計報告題目：題目： 模擬線性調(diào)制系統(tǒng)的模擬線性調(diào)制系統(tǒng)的建模、設計與計算機仿真分析建模、設計與計算機仿真分析學學 院院 xx 專業(yè)班級專業(yè)班級 xx 學生姓名學生姓名 xx 學生學號學生學號 xx 提交日期提交日期 2015.6.282015.6.28 目目 錄錄11 設計目的.22 設計要求和設計指標.23 設計內(nèi)容.23.1 線性調(diào)制的一般原理 .23.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)制 AM.33.2.1 AM 調(diào)制工作原理.33.2.2 AM 調(diào)制解調(diào)仿真電路.43.2.3 AM 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析.53.3 雙邊帶調(diào)制 DSB.73.3.1 DSB 調(diào)制解調(diào)工作

2、原理.73.3.2 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路.83.3.3 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析.93.4 單邊帶調(diào)制 SSB.113.4.1 SSB 調(diào)制解調(diào)工作原理.113.4.2 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路.133.4.3 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析.134 本設計改進建議.165 總結.16參考文獻.1622 2 設計目的設計目的(1) 使學生掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理； (2) 培養(yǎng)學生掌握電路設計的基本思路和方法； (3) 能提高學生對所學理論知識的理解能力；(4) 能提高和挖掘學生對所學知識的實際應用能力即創(chuàng)新能力；(5) 提高學生的科技論文寫作能力。2 2 設計要求和設計指標

3、設計要求和設計指標(1) 學習 SystemView 仿真軟件； (2) 對需要仿真的通信系統(tǒng)各功能模塊的工作原理進行分析；(3) 提出系統(tǒng)的設計方案，選用合適的模塊； (4) 對所設計系統(tǒng)進行仿真;(5) 并對仿真結果進行分析。3 3 設計內(nèi)容設計內(nèi)容3.13.1 線性調(diào)制的一般原理線性調(diào)制的一般原理模擬調(diào)制系統(tǒng)可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制，本課程設計只研究線性調(diào)制系統(tǒng)的設計與仿真。線性調(diào)制系統(tǒng)中，常用的方法有 AM 調(diào)制，DSB 調(diào)制，SSB調(diào)制。線性調(diào)制的一般原理：載波：)cos()(0tAtsc調(diào)制信號：)cos()()(0ttAmtscm式中基帶信號。tm線性調(diào)制器的一般模型如圖 3-

4、1 3在該模型中，適當選擇帶通濾波器的沖擊響應，便可以得到各種線性調(diào)th制信號。線性解調(diào)器的一般模型如圖 3-2。圖 3-2 線性解調(diào)系統(tǒng)的一般模型其中已調(diào)信號，信道加性高斯白噪聲。tsmtn3.23.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制 AMAM 3.2.13.2.1 AMAM 調(diào)制工作原理調(diào)制工作原理（1）調(diào)制原理如果輸入基帶信號含直流分量，則它可以表示為與之和，其中，tm0mtm是的直流分量，是表示消息變化的交流分量，且假設也是理想0mtmtmth帶通濾波器的沖激響應，如果滿足，則信號為調(diào)幅（AM）信號，max0)(tmm其時域表示形式為： 00coscoscosmcccstmm ttmtm

5、 tt其對應的頻域表示式為：102( ) ()()()()mccccSmMM 式中 。( )( )Mm t（2）解調(diào)原理通常 AM 信號可以用相干解調(diào)（同步檢測）和非相干解調(diào)（包絡檢波）兩種方法進行解調(diào)。由 AM 信號的頻譜可知，如果將已調(diào)信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調(diào)制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時的相乘運算來實現(xiàn)。將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波，可得21100022( ) cos()( )cos( )( )cos2AMcccsttAm ttAm tAm tt由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第 1 項與第 2 項分離，無4失真的恢

6、復出原始的調(diào)制信號：102( )Am t本設計采用了相干解調(diào)的方法進行解調(diào)，其原理框圖如圖 3-3 所示。圖 3-3 相干解調(diào)原理框圖3.2.23.2.2 AMAM 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 AM 信號的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖3-4 所示。圖 3-4 AM 調(diào)制解調(diào)仿真電路具體設計參數(shù)為：Token12、14:正弦載波信號，幅度為 1V,頻率為 300HZ;Token1：增益為 2；Token2、9：乘法器；Token6、7：加法器；Token4：正弦基帶信號，幅度為 1V，頻率 10HZ;5Token10:低通濾波器，截止頻率為 12HZ

7、,極點數(shù)為 3。采樣頻率=3000HZ，采樣點數(shù)=1024。3.2.33.2.3 AMAM 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析仿真后的波形如圖 3-5 所示：圖 3-5（a） 載波信號圖 3-5（b） 基帶信號6圖 3-5（c） AM 已調(diào)信號圖 3-5（d） AM 解調(diào)信號圖 3-5 AM 調(diào)制解調(diào)波形圖其中基帶信號頻譜、已調(diào)信號頻譜及解調(diào)后信號頻譜如下圖 3-6 所示:圖 3-6（a） 載波信號頻譜圖7圖 3-6（b） 基帶信號頻譜圖圖 3-6（c） AM 已調(diào)信號頻譜圖圖 3-6（d） AM 解調(diào)信號頻譜圖圖 3-6 頻譜比較圖分析：AM 調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖 3-5 可

8、以看出，在波形上，已調(diào)信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化；由圖 3-6 可以看出，在頻譜結構上，8它完全是基帶信號頻譜結構在頻域內(nèi)的簡單搬移。用相干解調(diào)法解調(diào)出來的信號與基帶信號基本一致，實現(xiàn)了無失真?zhèn)鬏敗?.33.3 雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制 DSBDSB3.3.13.3.1 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)工作原理調(diào)制解調(diào)工作原理（1）調(diào)制原理在圖 3-1 中，如果輸入的基帶信號沒有直流分量，且 是理想的帶通濾( )h t波器，則該基帶信號與載波相乘就得到雙邊帶信號（DSB 信號） ，或稱雙邊帶抑制載波信號。其表達式為 ( )cosmcstm tt（2）解調(diào)原理DSB 信號只能用相干解調(diào)的方法進行解

9、調(diào)，DSB 信號的解調(diào)模型與 AM 信號相干解調(diào)時完全相同。此時,乘法器輸出為： 21122( ) cos( )cos( )( )cos2DSBcccsttm ttm tm tt經(jīng)低通濾波器濾除高次項，得 12( )( )om tm t即無失真地恢復出了基帶信號。3.3.23.3.2 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 DSB 信號的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖7 所示。9圖 3-7 DSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路圖具體設計參數(shù)為：Token12、14:正弦載波信號，幅度為 1V,頻率為 300HZ;Token15：增益為 0；Token2、9：乘

10、法器；Token16、7：加法器；Token4：正弦基帶信號，幅度為 1V，頻率 10HZ;Token10:低通濾波器，截止頻率為 12HZ,極點數(shù)為 3。采樣頻率=3000HZ，采樣點數(shù)=1024。3.3.33.3.3 DSBDSB 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析仿真后的波形如圖 3-8 所示：圖 3-8（a） 載波信號10圖 3-8（b） 基帶信號圖 3-8（c） DSB 已調(diào)信號圖 3-8（d） DSB 解調(diào)信號圖 3-8 DSB 調(diào)制解調(diào)波形圖其中解調(diào)后信號頻譜、已調(diào)信號頻譜及基帶信號頻譜如下圖 3-9 所示:11圖 3-9（a） 載波信號頻譜圖圖 3-9（b） 基帶信號

11、頻譜圖圖 3-9（c） DSB 已調(diào)信號頻譜圖12圖 3-9（d） DSB 解調(diào)信號頻譜圖圖 3-9 頻譜比較圖分析：DSB 調(diào)制為線性調(diào)制的一種，由圖 3-8 可以看出，在波形上，DSB 調(diào)制信號有明顯的包絡，且存在反相點, 占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號的 2 倍；由圖 3-9 可以看出，在頻譜上，DSB 信號不存在載波分量，即沒有離散譜，只有上下邊帶兩部分，調(diào)制效率為 100%，即全部功率都用于信息傳輸。由于 DSB信號的包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因此采用相干解調(diào)，低通濾波器的截止頻率為 12Hz，經(jīng)相干解調(diào)后，與原信號波形一致，稍微存在一些延時。3.43.4 單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)

12、制 SSBSSB3.4.13.4.1 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)工作原理調(diào)制解調(diào)工作原理（1）調(diào)制原理雙邊帶已調(diào)信號包含有兩個邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個邊帶包含的信息相同，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，傳輸一個邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個邊帶的調(diào)制方式。故易知在 DSB 調(diào)制后加適當截止頻率的高通或低通濾波器便可產(chǎn)生相應 SSB 信號。通過低通濾波器后產(chǎn)生的下邊帶 SSB 信號，表達式為：ttmttmtsccmsin5.0cos5.0通過高通濾波器后產(chǎn)生的上邊帶 SSB 信號，表達式為：ttmttmtsccmsin5.0cos5.0原理圖如圖 3-10 所示。13圖 3-10 SSB

13、調(diào)制系統(tǒng)原理圖但是由于濾波器的截止特性不理想，這里采用移相法來設計。設調(diào)制信號的單頻信號，載波為，則調(diào)制后的雙邊tAtfmmcos)(ttcccos)(帶時域波形為2/coscoscoscostwwAtwwAttAtsmcmmcmcmmDSB保留上邊帶，波形為2/sinsincoscos2/costwtwtwtwAtwwAtsmcmcmmcmUSB保留下邊帶，波形為2/sinsincoscos2/costwtwtwtwAtwwAtsmcmcmmcmlSB上兩式中的第一項與調(diào)制信號和載波信號的乘積成正比，稱為同相分量；而第二項的乘積則是調(diào)制信號與載波信號分別移相 90后相乘的結果，稱為正交分量。

14、因此移相法的原理圖如圖 3-11 所示。圖 3-11 SSB 移相法原理圖（2）解調(diào)原理SSB 調(diào)制信號只能用相干解調(diào)方法解調(diào)。解調(diào)原理和 AM 的線性解調(diào)原理相同，解調(diào)原理圖如圖 3-3 所示。3.4.23.4.2 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路調(diào)制解調(diào)仿真電路根據(jù)以上 SSB 信號的調(diào)制與解調(diào)原理，用 system view 仿真的電路圖如圖3-12 所示。14圖 3-12 SSB 調(diào)制解調(diào)仿真電路圖具體設計參數(shù)為：Token0:正弦基帶信號，幅度為 0.5V,頻率為 10HZ;Token1、3、8：乘法器； Token5、6：加法器；Token4：相反器；Token2、11：正弦載波信號

15、，幅度為 1V，頻率 300HZ;Token10:低通濾波器，截止頻率為 10HZ,極點數(shù)為 2。采樣頻率=3000HZ，采樣點數(shù)=1024。3.4.33.4.3 SSBSSB 調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析調(diào)制解調(diào)仿真結果與分析仿真后的波形如圖 3-13 所示：圖 3-13（a） SSB 下邊帶已調(diào)信號15圖 3-13（b） SSB 上邊帶已調(diào)信號圖 3-13（c） SSB 下邊帶解調(diào)信號圖 3-13 SSB 調(diào)制解調(diào)波形圖其中解調(diào)后信號頻譜、上邊帶信號頻譜、下邊帶信號頻譜及如下圖 3-14 所示：圖 3-14（a） SSB 下邊帶已調(diào)信號頻譜圖16圖 3-14（b） SSB 上邊帶已調(diào)信號頻譜圖圖

16、 3-14（c） SSB 下邊帶解調(diào)信號頻譜圖圖 3-14 頻譜比較圖分析：SSB 調(diào)制信號與 DSB 調(diào)制信號的波形及頻譜基本一致，與 DSB 相比較，SSB 信號是將雙邊帶信號中的一個邊帶濾掉而形成的，只包含了一個邊帶的信號，節(jié)省了帶寬資源，調(diào)制效率仍是 100%，帶寬利用率高。由于 SSB 信號的包絡也不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因此采用相干解調(diào)，經(jīng)相干解調(diào)后的波形與原輸入波形一致，有稍微的延時。4 4 本設計改進建議本設計改進建議（1） 在仿真圖中加入加性噪聲，了解噪聲對信號的影響；（2） 可以做殘留邊帶調(diào)制 VSB,了解 VSB 與其他調(diào)制方式的優(yōu)劣點；（3） 做一個項目，如超外差式收音機，在實踐中尋找不同；（4） 在仿真圖中，多試幾個值，了解仿真圖形的細微變化；（5） 拓展學習，了解角度調(diào)制的優(yōu)缺點。175 5 總結總結AM 調(diào)制、DSB 調(diào)制、SSB 調(diào)制是常用的模擬調(diào)制方式，從傳輸帶寬的角度講，AM 調(diào)制和 DSB 調(diào)制是信號帶寬的 2 倍，而 SSB 調(diào)制僅是 AM 調(diào)制和 DSB 調(diào)制系統(tǒng)帶寬的一