1、科信学院通信系统仿真二级项目设计说明书（2012/2013 学年第二学期）课程名称 ： 通信系统仿真二级项目 题 目 ： 基于 Simulink 的模拟通信 系统仿真采用 AM 调制系统专业班级 ： 通信工程 11-2 班 学生姓名 ： 刘璐 李庭敏 李梦璐 孙玉 学 号 ： 110312203 110312205 110312208 110312209 指导教师 ： 侯华、任丹萍、张龙 设计周数 ： 1 周 设计成绩 ： 2013 年 7 月 12 日基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统2目录1 项目目的 32 项目设计平台 33 项目设计内容 33.1 双边带幅度
2、调制及解调原理 .33.1.1 AM 信号的表达式、频谱及带宽 .33.1.2 AM 信号的解调 相干解调 43.2 数学模型 .53.3 基于 Simulink 的仿真模块 53.4 参数设定 .53.5 仿真结果 .74 项目总结 75 心得体会 76 参考文献 8基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统31 项目目的本课程设计是在 MATLAB 集成环境下，设计一个 AM 调制与相干解调通信系统，并在 Simulink平台上仿真，并把运行仿真结果输入显示器，拿解调输出的波形与基带信号进行比较，根据显示结果分析所设计的系统性能。它以数字电路、模拟电子线路（低频部分和高
3、频部分）、信息论与编码等课程为基础，将学生所学理论有机地结合起来，树立通信系统的概念，建立通信系统的模型，并通过仿真软件实现通信系统的模拟仿真。加强学生利用仿真软件进行系统的设计、参数调整等基本技能的训练，培养学生科学运算、绘图及分析能力、提高理论联系实践的水平。通过本项目的设计让学生掌握利用仿真软件进行通信系统的构建及调试的方法。2 项目设计平台Simulink 是 Matlab 环境下的一部分，它通过使用框图的方式编辑建模，比较直观。Simulink是一种基于 MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理
4、的建模和仿真中。Simulink 是 Matlab 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、
5、执行和测试。Simulink 是一种可视化工具。构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了 Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink 与 MATLAB; 紧密集成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。3 项目设计内容3.1 双边带幅度调制及解调原理3.1.1 AM 信号的表达式、频谱及带宽若假设滤波器为全通网络（ 1），调制信号 叠加直流 后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅 AM 调制器模型如图 1 所示。图 1 常
6、规双边带调幅 AM 调制器模型基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统4AM 信号的时域和频域表达式分别为 )(cos)(cos)(cos)()( 00 ttmAttmAtsM 21 ccccA MS 式中， 为外加的直流分量； 是调制信号， AM 信号的典型波形和频谱分别如图2（a） 、 （b）所示，图中假定调制信号 的上限频率为 。显然，调制信号 的带宽为 。由图 2（a）可见，AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM 信号的频谱 是由载频分
7、量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带） 。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故 AM 信号是带有载波的双边带信号，带宽为基带信号带宽的两倍，即 HmAMfB2式中, 为调制信号 的带宽， 为调制信号的最高频率。HmfB3.1.2 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，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现2。相干解调的原理框图如图 3 所示。图 2 AM 信号的波
8、形和频谱基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统5将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得 ttmAtttmAtts cccAM 2os)(21)(21os)(o)( 000 由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第 1 项与第 2 项分离，无失真的恢复出原始的调制信号 )()(00tAt3.2 数学模型信号发生器（产生一个调制信号） 对信号进行 AM 调制 对调制的信号相干解调 输出波形及调制信号频谱3.3 基于 Simulink 的仿真模块图 4 仿真模块图 3 相干解调原理框图基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统63.4 参数设定调
9、制信号：频率 10HZ,振幅 1V。 载波：频率 100HZ,振幅 1V。带通滤波器：带宽 100-120HZ。图 5-1 调制信号 图 5-2 载波信号图 5-3 带通滤波器基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统73.5 仿真结果图 6波形 1 解调后通过低通滤波器的波形波形 2 信号发生源（调制信号）的波形波形 3 解调后的波形波形 4 调制后的波形波形 5 调制波加入高斯白噪声后的波形波形 6 载波信号波形波形 7 调制波加噪声后经过带通滤波器后的波形4 项目总结调制信号 f=10HZ A=1V，载波信号 f=100HZ A=1V，由上图可知经过调制后的波形频率基
10、本不变，即波形基本不变，加入高斯白噪声后，不仅振幅有所改变，波形也发生失真，但经过带通滤波器后失真情况消失得到频率不变，振幅变为原来的 1/2，将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波得到解调波形，经过低通滤波器波形恢复原来的那样，振幅变为原来的 1/4，与理论运算结果基本一致。5 心得体会这周的课程设计很短，但收获很多。我用 MATLAB 中的 Simulink 进行了 AM 调制解调及抗噪性的基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统8研究。不但又加深了课本的知识，而且也对 Simulink 的基本知识有了一定掌握。本次课程设计中实现了通信基本知识与 MATLAB 的结
11、合，并在实际中设计并仿真 AM 调制解调的过程。这次课程设计中我不得不对 AM 原理其设计步骤进行更深一层次的理解，对书中原来学到的只知其果不懂其因的理论，在设计中也有了更深刻的认识。这次设计需要自己设计而我的 MATLAB 的基础不是很好。这次课程设计虽然很简单，由于没有基础，查找了很多相关的资料，并且上网搜集了很多的相关设计，但由于很多资料上面对于 AM 都是只简单介绍了原理以及调制解调，还都不是很全。而且这让我在编译和调试过程中除了很多次错误，这是过程，学习就是在过程中进行的，经过自己几天的劳动，再加上同学们和老师的帮助，不仅对读 Simulink 了很大提高，更加熟系了 MATLAB 的应用，也对其中的函数有了大概的了解总之这次课程设计收获很大，是一场难得的锻炼机会。6 参考文献1 樊昌兴 ,曹丽娜.通信原理 M .北京:国防工业出版社 ,2007: 872 96 .2 王立宁 ,乐光新 ,詹菲. Matlab 与通信仿真 M .北京:人民邮电出版社 , 2000: 1432 186 .3 邵玉斌. Matlab /Simulink 通信系统建模与仿真实例分析M .北京:清华大学出版社 , 2008: 2152 246 .基于 Simulink 的模拟通信系统仿真采用 AM 调制系统9项目设计评 语项目设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日
