通信原理課程設(shè)計概論

學(xué)院：理學(xué)院班級：電子信息科學(xué)與技術(shù)-2摘要 1 設(shè)計意義設(shè)計要求2.1設(shè)計原理2.2濾波法2.3詳細設(shè)計步驟2.4程序設(shè)計第三章、單邊帶調(diào)制與解調(diào)電路設(shè)計3.2、帶通濾波器3.3、切比雪夫型帶通濾波器3.4、二階有源濾波電路3.5、普通調(diào)幅(AM)3.6、雙邊帶調(diào)制(DSB)3.7、普通調(diào)頻(FM)第四章、調(diào)制與解調(diào)的MATLAB仿真4.4、設(shè)計體會摘要單邊帶SSB節(jié)約頻帶，節(jié)省功率，具有較高的保密性，因此，國內(nèi)外使用的短波電臺然后經(jīng)過帶通濾波器進行濾波生成SSB信號，再通過同步檢波進行解調(diào)。通過輸入檢測信在通信技術(shù)的發(fā)展中，通信系統(tǒng)的仿真是一個技術(shù)重點。這次課程設(shè)計的就是模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理以及仿真，并在MATLAB軟件平臺上的仿真實現(xiàn)幾種常見的模擬調(diào)制方式(AM,DSB,FM)，結(jié)合MATLAB模塊和Simulink工具箱的實現(xiàn)，對仿真結(jié)果進行分析，從而能夠更深入地掌握通信原理中掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識。第1章前言1.1設(shè)計意義隨著通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，頻道擁擠的問題日益突出，占用較窄頻帶或能在同一頻段內(nèi)容納更多用戶的通信技術(shù)日漸受到了人們的重視。本次課設(shè)的目的是通過學(xué)習(xí)和掌握電路設(shè)計于仿真軟件的基礎(chǔ)上，按照要求設(shè)計一個普通調(diào)幅的調(diào)制解調(diào)電路并進行仿真，綜《電決實際問題的能力。實現(xiàn)SSB的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。單邊帶幅度調(diào)制(SingleSideBandAmplitudeModulation)只傳輸頻帶幅度調(diào)制信號的一個邊帶，使用的帶寬只有雙邊帶調(diào)制信號的一半，具有更高的頻率利用率，成為一種廣泛使用的調(diào)制方式。本文在介紹單邊帶調(diào)制與解調(diào)的方法后，利用Multisim對單邊帶調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)進行了仿真。1.2設(shè)計要求路的分析；調(diào)制電路的分析；學(xué)習(xí)和初步掌握電路設(shè)計仿真軟件包括：原理圖設(shè)計的基本操作；電路仿真的基本操作；設(shè)計一個SSB調(diào)幅電路并仿真，繪制其電路圖；包括:SSB調(diào)幅調(diào)制及解調(diào)電路的設(shè)計；電路仿真及結(jié)果分析；第2章SSB調(diào)制與解調(diào)的基本原理2.1設(shè)計原理信號的調(diào)制主要是在時域上乘上一個頻率較高的載波信號，實現(xiàn)頻率的搬移，使有用信號容易被傳播。單邊帶調(diào)幅信號可以通過雙邊帶調(diào)幅后經(jīng)過濾波器實現(xiàn)。雙邊帶調(diào)制信號頻譜中含有攜帶同一信息的上、下兩個邊帶。因此，我們只需傳送一個邊帶信號就可以達到信息傳輸?shù)哪康?，以?jié)省傳輸帶寬、提高信道利用率。這就是單邊帶調(diào)制(SSB—SC)。產(chǎn)生SSB信號有移相法和濾波法。本設(shè)計采用濾波法，即，將已產(chǎn)生的雙邊帶信號通過一個帶通濾波器，根據(jù)該濾波器傳遞函數(shù)的不同，可分別得到下邊帶 (t)的所有頻率成分移相的信號，稱為的希爾伯特信號。式中符號取“-”產(chǎn)生上邊帶，取“+”產(chǎn)生下邊帶。2.2濾波法單邊帶調(diào)制就是只傳送雙邊帶信號中的一個邊帶(上邊帶或下邊帶)。產(chǎn)生單邊帶信號最直接、最常用的是濾波法，就是從雙邊帶信號中濾出一個邊帶信號，圖1是濾波法模型的示意圖。單邊帶信號的頻譜如圖2所示，該圖能說明濾波法的基本原理，圖中HSSB (ω)是單邊帶濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，即hSSB(t)的傅里葉變換。圖1濾波法模型若保留上邊帶，則HSSB(ω)應(yīng)具有高通特性。若保留下邊帶，則應(yīng)具有低通特性。圖圖2單邊帶信號頻譜圖2.3詳細設(shè)計步驟2.3.1信號的產(chǎn)生2.3.2所使用的函數(shù)三角波函數(shù)sawtooth;調(diào)用格式為：x=sawtooth(t,width)功能：產(chǎn)生一個周期為2pi幅度在-1到+1之間的周期性三角波信號。其width表示最大幅度出現(xiàn)的位置：即在一個周期內(nèi)，信號從t0到width*2pi時函數(shù)值從-1到+1線性增加，而從width*2pi到2pi又是從+1到-1線性下降width取值在0~1之間。若x=sawtooth(at,width),則對應(yīng)的周期為2*pi/a。abs(x):純量的絕對值或向量的長度Abs函數(shù)返回一個數(shù)的絕對值。用法為：result=Abs(number)其中result是number參filter:一維數(shù)字濾波filter(fb,fa,mo),這里fa,fb分別為濾波器的上下限截止頻率，而mo為濾波器的輸入信2.4程序設(shè)計程序如下：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));%抽樣頻率%調(diào)制信號%調(diào)制信號頻譜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));%解調(diào)%已調(diào)信號加噪聲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('調(diào)制信號')subplot(3,2,2);plot(frqY,Y);title('調(diào)制信號頻譜')axis([030000max(Y)]);subplot(3,2,3);plot(t,y1);title('已調(diào)信號')subplot(3,2,4);plot(frqY1,Y1);title('已調(diào)信號頻譜')subplot(3,2,5);plot(t,y2);title('解調(diào)信號')subplot(3,2,6);plot(frqY2,Y2);title('解調(diào)信號頻譜')axis([03000max(Y2)]);%ssb信號解調(diào)%解調(diào)信號頻譜第三章單邊帶調(diào)制與解調(diào)電路設(shè)計3.1SSB電路的設(shè)計過程產(chǎn)生SSB信號最直觀的方法是，先產(chǎn)生一個雙邊帶信號，然后讓其通過一個邊帶濾波器，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號。3.2帶通濾波器圖4濾波法產(chǎn)生SSB的多級頻率搬移過程由SSB的分析原理我們知道，當(dāng)載波信號與調(diào)制信號相乘以后產(chǎn)生了相同的上下兩個邊帶為了節(jié)約帶寬我們?nèi)∠逻厧覀儾捎们斜妊┓蛐蛶V波器150|?點是，輸入阻抗高，輸出阻抗低。益就是低通濾波器的通帶電壓增益LL6.855nF750|?1.395uH541.4nF4.284uH1.663nF382.8nF6.059uH338.4uHLL圖5切比雪夫帶通濾波器3.3切比雪夫型帶通濾波器通過帶通濾波器與雙邊帶的信號。低通濾波器是通過從零到某一截止角頻率的低頻信號，而對大于的所有頻率則完全衰減，因此其帶寬BW=wc3.4二階有源濾波電路集成運放在有源RC濾波電路中作為高增益有源器件使用時，可組成無限增益多反饋環(huán)形有源濾波電路，而當(dāng)作為有限增益有源器件使用時，則可組成所謂言控電壓源濾波電路VCVS。16k|?16k|?OPAMP_3T_VIRTUAL5.7k|?3.5普通調(diào)幅(AM)設(shè)調(diào)制信號m(t)疊加直流分量A后與載波相乘，濾波器為全通濾波器，就形成了AM(調(diào)幅)信號。AM信號的時域和頻域表達式分別為(2-1)(2-1)式中，A為外加的直流分量；m(t)可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認(rèn)為其oAM信號的典型波形和頻譜分別如下圖2.2所示，圖中假定調(diào)制信號m(t)的上限頻率為wH。顯然，調(diào)制信號m(t)的帶寬為Bm=fH。很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號。但為了保證包絡(luò)檢波時不發(fā)生失真，必須滿足Aom(t)max，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。由它的頻譜圖可知，AM信號的頻譜s(t)是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成(通常AM稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶)。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號AM有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，式中，Bm=fH為調(diào)制信號m(t)的帶寬，fH為調(diào)制信號的最高頻率。調(diào)制過程的逆過程叫做解調(diào)。AM信號的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號還原為調(diào)制信3.6雙邊帶調(diào)制(DSB)在幅度調(diào)制的一般模型中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)，調(diào)制信號m(t)中無直流分量，則輸出的已調(diào)信號就是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號，或稱抑制載波雙邊帶(DSB)調(diào)制信號，簡稱雙邊帶(DSB)信號。時域和頻域表示式分別為sDSBtMwwcMwwc(2-(2-BDSB=BAM=2Bm=2f(2-式中，Bm=fH為調(diào)制信號帶寬，fH為調(diào)制信號的最高頻率。此時，乘法器輸出經(jīng)低通濾波器濾除高次項，得(2-1、由時間波形可知，DSB信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號，需采用相干解調(diào)(同步檢波)。決的問題3.7普通調(diào)頻(FM)成正比例變化，即=Kfm(t) radsV。這時相位偏移為這時相位偏移為則可得到調(diào)頻信號為調(diào)制信號的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅僅適用于窄帶調(diào)頻信號，(2-15)(2-15)非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖2.7所示。限幅器幅調(diào)頻波，然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過低通濾波器取出調(diào)制信號。設(shè)輸入調(diào)頻信號為微分器的作用是