1、“通信原理”实验报告姓名：张倩雨 学号：2011329680211实验一 常规双边带幅度调制系统设计及性能分析一、实验目的1、熟悉常规双边带幅度调制系统各模块的设计； 2、研究常规双边带幅度调制系统的信号波形、信号频谱、信号带宽、输入信噪比、输出信噪比及两者之间的关系； 3、掌握 MATLAB和SIMULINK 开发平台的使用方法； 4、熟悉 Matlab 与Simulink的交互使用。二、实验仪器带有MATLAB和SIMULINK开发平台的微机。三、实验原理AM信号产生的原理图如图1所示。AM信号调制器由加法器、乘法器和带通滤波器（BPF ）组成。图中带通滤波器的作用是让处在该频带范围内的调
2、幅信号顺利通过，同时抑制带外噪声和各次谐波分量进入下级系统。图1 AM信号的产生1、AM信号时域表达式及时域波形图AM信号时域表达式为 ttmAtcMos)()(s0式中 为外加的直流分量； 为输入调制信号，它的最高频率为 ，无)( mf直流分量； 为载波的频率。为了实现线性调幅，必须要求c 0max)(At否则将会出现过调幅现象，在接收端采用包络检波法解调时，会产生严重的失真。如调制信号为单频信号时，常定义 为调幅指数。1)/(0AMAM信号的波形如图2所示，图中认为调制信号是单频正弦信号，可以清楚地看出AM信号的包络完全反应了调制信号的变化规律。2、AM信号频域表达式及频域波形图对AM信号
3、进行傅里叶变换，就可以得到AM信号的频域表达式 如下：)(AMS()()(21)()( 0ccccAMA MtsFS 式中， 是调制信号 的频谱。mAM信号的频谱图如图3所示。通过AM信号的频谱图可以得出以下结论： （1）调制前后信号的频谱形状没有变化，仅仅是信号频谱的位置发生了变化。（2）AM信号的频谱由位于 处的冲激函数和分布在 处两边的边带频谱cc组成。（3）调制前基带信号的频带宽度为 ，调制后AM信号的频带宽度变为mfmAMfB2一般我们把频率的绝对值大于载波频率的信号频谱称为上边带（USB），如图3中阴影所示，把频率的绝对值小于载波频率的信号频谱称为下边带（LSB）。3、AM信号的解
4、调AM信号的解调一般有两种方法，一种是相干解调法，也叫同步解调法；另一种是非相干解调法，也叫包络检波法。由于包络检波法电路很简单，而且又不需要本地提供同步载波，因此，对AM信号的解调大都采用包络检波法。（1）相干解调法用相干解调法接收AM信号的原理方框如图4所示。相干解调法一般由带通滤波器（BPF）、乘法器、低通滤波器（LPF）组成。相干解调法的工作原理是：AM信号 经信道传输后，必定叠加有噪声，进入BPF)(stAM后，BPF 一方面使 AM信号顺利通过，另一方面，抑制带外噪声。AM信号通过BPF后与本地载波 相乘，进入LPF。LPF 的截止频率设定为 （也可以为 ），它tcos cm不允许
5、频率大于截止频率c 的成分通过，因此LPF的输出仅为需要的信号。图中各点信号表达式分别如下： )(21)( )()2cos1(cos)(cos)()t(s0 000tmt tAttttmAtzAMc 式中，常数 为直流成分，可以方便地用一个隔直电容除去。/0相干解调中的本地载波 是通过对接收到的AM信号进行同步载波提取而获tcos得的。本地载波必须与发送端的载波保持严格的同频同相。相干解调法的优点是接收性能好，但要求在接收端提供一个与发送端同频同相的载波。（2）非相干解调法AM信号非相干解调法的原理框图如图5所示，它由BPF、线性包络检波器（linear envelope detector，简
6、称LED）和LPF 组成。图中BPF的作用与相干解调法中的BPF作用完全相同；LED把AM信号的包络直接提取出来，即把一个高频信号直接变成低频信号；LPF起平滑作用。包络检波法的优点是实现简单、成本低、不需要同步载波，但系统抗噪声性能较差（存在门限效应） 。四、实验内容1、在MATLAB和SIMULINK开发平台上设计常规双边带幅度调制、相干解调系统。系统参数如下：信源取频率为3K、幅度为1的正弦信号，载波频率为信源频率的30倍，调制指数为2/3； 2、测试调制前后信号波形、信号谱频； 调制前后信号波形调制前信号频谱调制后信号频谱3、比较信道输入信噪比分别为1和20两种情况下，输出波形有何不同
7、。系统仿真步长设为1e-6，仿真时间设为 3秒； 信噪比为1时当设置系统中的输入信噪比为1时，发现解调后的信号有比较明显的失真，即6通道的波形。而对于调制之后的信号波形来说，没有影响，因为只是改变了输出信噪比，对于调制信号和振幅均没有改变，因此3通道的波形不受影响。信噪比为20时当输入信噪比为20时，观察得到的信号波形可知，解调后的波形基本上没有失真。相对于信噪比为1的情况，信噪比为20的系统解调效果更好，说明信噪比越大，系统可靠性越高。4、测试上述系统的输出信噪比，并用数字显示器显示；（仿真时间设为0.2秒）数字显示器显示输出信噪比为20.38。5、用MATLAB语言编程，绘出输出信噪比与输
8、入信噪比之间的关系。clcclear all;x=0:1:10;y=x;for i=1:length(x)SNR=x(i)sim(AM1.mdl);y(i)=mean(outsnr)endplot(x,y,-p);xlabel(信道输入信噪比);ylabel(输出信噪比);titel(AM调制，信道输入信噪比与输出信噪比关系);grid on;M文件mean.mfunction y = mean(x,dim)if nargin=1, dim = min(find(size(x)=1);if isempty(dim), dim = 1; endy = sum(x)/size(x,dim);elsey = sum(x,dim)/size(x,dim);End五、实验心得本次实验主要是熟悉 simulink 的仿真，首先建立模型，然后设置参数，之后便可以仿真实现所要的实验结果。通过这次实验，基本掌握了 simulink 搭建电路框图方法；熟悉了常规双边带幅度调制和相干解调的原理；在调制解调过程中，信噪比会影响其调制解调的波形；通过观察得到的信号波形可知，解调后的波形基本上没有失真，且信噪比越大，系统可靠性越高。
