1、 2012-2013 学年 第 一学期高频电子线路课 程 设 计 报 告题 目：抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调的实现 专 业： 10 级电子信息工程 班 级： 信息本（1） 姓 名： 殷留留 周琴 董张琴 孙荣笙 付世敏 张苗苗 凌玲 指导教师： 冯 锁 王银花 电气工程系2012 年 12 月 17 日- 1 -任务书课题名称 抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调的实现 指导教师（职称） 冯锁执行时间 20122013 学年第一学期 第 16 周学生姓名 学号 承担任务殷留留 1009121125调制原理图设计周琴 1009121129解调原理图设计董张琴 1009121103
2、信号 f(t)及其频谱生成孙荣笙 1009121115载波生成cos2cft张苗苗 1009121127DSB 调制信号及其频谱生成凌玲 1009121109DSB 调制信号的功率谱密度生成付世敏 1009121105相干解调后的信号波形生成设计目的 1. 掌握抑制载波双边带调制与解调的实现设计方法。2. 运用 matlab 软件实现相关结果。设计要求1给出 DSB 的硬件电路结构图并介绍其原理2采用 matlab 或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅（DSB）和解调，并且绘制：（1） 信号 f(t)及其频谱；（2） 载波 ；cos2cft（3） DSB 调制信号及其频谱；（4）
3、DSB 调制信号的功率谱密度；- 2 -（5） 相干解调后的信号波形。摘 要抑制双边带调制方式广泛应用于彩色电视和调频-调幅立体声广播系统中。在通信系统中，从消息变换过来的信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量（例如语音信号） ，如果将这些信号在信道中直接传输，则会严重影响信号传输的有效性和可靠性。因此这些信号在许多信道中均是不适宜直接传输的。在通信系统的发射端通常需要调制过程，将信号的频谱搬移到所希望的位置上，使之转化成适合信道传输或便于信道多路复用的已调信号。而在接收端则需要解调过程，以恢复原来有用的信号。调制解调过程通常决定一个通信系统的性能。随着数字化波形测量技术和计算机技术的发
4、展，可以使用数字化方法实现调制与解调过程。同时调制还可以提高性能，特别是抗干扰能力，以及更好地利用频带。关键词：双边带波形；调制；解调 - 3 -目 录高频电子线路任务书 1摘 要 2目 录3第一章 设计的目的及意义41.1 设计内容.41.2 设计要求.4第二章 设计原理52.1 双边带信号调制.52.2 双边带信号解调.6第三章 设计详细步骤73.1 信号 f(t)及其频谱的生成 .73.2 载波 及其频谱的生成.7cos2cft3.3 DSB 调制信号及其频谱73.4 DSB 调制信号的功率谱密度73.5 相干解调后的信号波形.7第 4 章 设计结果84.1 matlab 软件介绍 .8
5、4.2 设计所得结果.8总 结 15参考文献16附录 源程序清单17答辩记录及评分表 19- 4 -第一章 设计的目的及意义1.1 设计内容对于信号 （其中 ，载波为 ，0sin(20)|()cttft 其 它 02tscos2cft） ，用抑制载波的双边带调幅实现对信号进行调制和解调。20cfHz1.2 设计要求1.给出 DSB 的硬件电路结构图并介绍其原理2.采用 matlab 或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅（DSB）和解调，并且绘制：（1）f(t)信号及其频谱；（2）载波 ；cos2cft（3）DSB 调制信号及其频谱；（4）DSB 调制信号的功率谱密度；（5）相干解调
6、后的信号波形。- 5 -第二章 设计原理2.1 双边带信号调制信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号，实现频率的搬移，使有用信号容易被传播。调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到电磁波形式辐射的较高频范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。调幅信号s(t)主要有调制信号和载波信号组成其中载波信号c(t) 用于搭载有用信号，其频率较高。幅度调制信号 g(t)含有有用信息，频率较低。运用MATLAB信号s(t) 处理工
7、具箱的有关函数可以对信号进行调制。对于信号f(t),通信系统就可以有效而可靠的传输。调制原理图如下图 2.1 所示：图 2.1 双边带信号调幅原理图- 6 -2.2 双边带信号解调在接收端，分析已调信号的频谱，进而对它进行解调，以恢复原调制信号。对于调制解调的过程以及其中所包含的对于信号的频谱分析均可以通过 MATLAB 的相关函数实现。解调原理图如下图 2.2 所示：图 2.2 双边带信号解调原理图- 7 -第三章 设计详细步骤3.1 信号 f(t)及其频谱的生成根据 f(t) 表达式， 由于函数是辛格函数，故利用时间 t 与 f(t)的关0sin(20)|()cttft 其 它 2ts系再
8、利用 subplot 函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。根据f(t)的表达式，通过求傅立叶变换来实现信号的频谱，具体可以取 40000 个点来实现。并且运用算法 yw=2* /40000*abs(fftshift(yk)， fw=-25000:24999/50000*fs 这样再利用 subplot 函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。3.2 载波 及其频谱的生成cos2cft由给定的载波为 ， ，的出余弦信号的画法，这样再利用scft20Hzsubplot 函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。3.3 DSB 调制信号及其频谱
9、；由调制信号知：抑制载波双边带调幅的调制过程实际上就是调制信号与载波的相乘运算。此时将上述两个信号相乘，就可以得出已调信号 y4,y4=sinc(t.*200).*cos(2* .*fc3.*t) 这样再利用 subplot 函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。根据已调信号的表达示，提高求傅立叶变换来实现信号的频谱，具体可以取 4000 个点来实现。并且运用算法 yw，算法 fw,这样再利用subplot 函数实现子图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。3.4 DSB 调制信号的功率谱密度通信中，调制信号通常是平稳随机过程。其功率谱密度与自相关函数之间是一对付
10、氏变换关系。此时先求调制信号的自相关函数，利用命令c,lags=xcorr(y4,20)以及plot(lags/fs,c)就可以实现调制信号的自相关函数，此时将自相关函数求付氏变换。利用SDSBp=fft(c,5000)；由算法 yw，算法 fw，即可实现，此时用 figure 和 subplot 可以在另一页画出自相关函数波形和功率谱密度波形。3.5 相干解调后的信号波形- 8 -由抑制载波双边带调幅的解调过程实际上实际是将已调信号乘上一个同频同相的载波。即 y7=sinc(t7*200).*cos(2* *fc3*t7).*cos(2* *fc3*t3) 此时，解调图形如图 4.8 再用一
11、个低通滤波器就可以恢复原始的调制信号，这种调制方法称为相干解调。主要程序语句为n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)；b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn)；这样可以实现求取阶数n 和传递函数的分子分母 b,a；Wp=40/100; Ws=45/100; 这时的 100 是最高频率的一半，而 40 则是在 100/ 和 45 之间。Xl=5*filter(b,a,y7)。通过这样可以使滤波后的波形失真更小。此时可得相干解调后的信号波形。第四章 设计结果4.1 matlab 软件介绍MATLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计
12、的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通
13、讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等软件的优点 ,使 MATLAB 成为一个强大的学习软件。4.2 设计所得结果编写程序由 matlab 软件运行后得到如下结果 ;（1）编写信号的程序语句，如下：t=-2:0.001:2 y1=sinc(t*200）subplot(2,3,1),plot(t,y1) title(已知信号)（具体程序见附录）已知信号波形如图 4.1
14、 所示：- 9 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1-0.4-0.200.20.40.60.81位位位位位位位s位位4.1 已知信号波形编写已知信号的频谱，引用程序语句如下：xlabel(时间： s)；ylabel(幅度)；grid；xlim(-0.1,0.1) ；fs=3000 % （具体程序见附录）已知信号波形的频谱如图 4.2 所示：-30 -20 -10 0 10 20 30345678910x 10-3位位位位位位位位位位hz位位图 4.2 已知信号波形的频谱- 10 -（2）编写载波信号的程序，取适当的单位及间距，如下：t1=-2:0.0001:2；y11=sinc(t1*2
15、00)（具体程序见附录）载波信号图形如图 4.3 所示：-0.1 -0.05 0 0.05 0.1-1-0.500.51位位位位位位位s位位图 4.3 载波信号（3）调制信号为一余弦信号，编写 DSB 调制信号的程序语句，如下：y3=cos(2*pi*200*t) ； subplot(2,3,3),plot(t,y3)；title(载波信号)（具体程序见附录）DSB 调制信号如图 4.4 所示；- 11 -0.05 0 0.05-1-0.500.51位位位位位位位s位位图 4.4 DSB 调制信号编写频谱的程序语句如下：xlabel(时间： s)；ylabel(幅度）：grid；xlim(-0
16、.05,0.05)；fs1=1000 （具体程序见附录） 其频谱如图 4.5 所示:- 12 -400 -200 0 200 400012345x 10-3位位位位位位位位位位hz位位图 4.5 DSB 调制信号频谱（4）编写 DSB 调制信号的自相关函数的程序语句：c,lags=xcorr(y4,200) Figure subplot(211) plot(lags/fs,c)title(DSB 信号自相关函数)（具体程序见附录）DSB 调制信号的自相关函数如图 4.6：- 13 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08-2-10123DSB位
17、位位位位位位tRxx(t)图 4.6 DSB 调制信号的自相关函数编写功率谱密度程序语句:SDSBp=fft(c,5000)； fw=-2500:2499/5000*fs1；yw=2*pi/4000*abs(fftshift(SDSBp)； subplot(212)；plot(fw,yw)；title(DSB 信号功率谱)（具体程序见附录）功率谱密度如图 4.7 所示:-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 50000.0050.010.015DSB位位位位位图 4.7 DSB 调制信号的功率谱密度- 14 -(5)编写解调后的程序如下：y7=y4
18、.*y3 figuresubplot(211), plot(t,y7)title(解调信号)（具体程序见附录）相干解调后的信号波形如图 4.8 所示：-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-10123位位位位f(t)位位位位位位:s位位图 4.8 解调后信号波形由图 4.8 可知解调波形与图 4.1 即已知信号波形相同，故双边带波形的调制与解调得到实现。- 15 -总 结本次设计，首先对题目进行分析，将所涉及的波形，频谱及相应函数做了研究，大体能够把握了设计的流程以及思路。再通过查阅相关资料，能对相关的知识做了正确的记录，一
19、边随时查看。在问题的分析阶段中，就原始信号的频率和载波信号的频率做了比较，确定了具体的方案，在针对 matlab 中的有关画图处理函数进行学习和分析，这样就提高了学习的针对性，同时节约了时间。设计过程中，通过查看函数的用法以及例句，可以正确的实现本设计的部分函数编写。同时本设计中所运用的高频电子钟的相关函数与功率密度函数的知识也在设计过程中的了正确的理解，并且成功的实现了图形的绘制。在此次设计中，我们将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析此次高频电子课程设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际编程操作，检测和校正，再进一步完善程序。再其中遇到一些不解和疑
20、惑的位置，还有一些出现的位置问题，我们都认真分析讨论，然后对讨论出的结果你进行实际检测校正，对一些疑难问题我们也认真的想老师询问请教，和老师一起探讨解决。通过此次高频电子课程设计，我们加深了对课本知识的认识理解，对 Matlab 语言有了更深的认识。- 16 -参考文献1 林旭梅. MATLAB 实用教程 . 中国石油大学出版社， 2010.32 程佩青. 数字信号处理教程（第三版）. 清华大学出版社，2007.23 张小虹. 信号与系统.( 第二版). 西安电子科技大学,2008.84 余成波. 数字信号处理及其 MATLAB 实现 . 清华大学出版社， 19955 张肃文. 高频电子线路.
21、 北京高等教育出版社，19846 沈伟慈. 通信电路. 西安电子科技大学出版社，2011.9- 17 -附录：源程序清单t=-2:0.001:2 y1=sinc(t*200)subplot(2,3,1),plot(t,y1) %画出原始信号title(已知信号)xlabel(时间： s)；ylabel(幅度)gridxlim(-0.1,0.1)fs=3000 %信号频谱t1=-2:0.0001:2y11=sinc(t1*200)yk=fft(y11,50000) %对信号做傅立叶变换yw=2*pi/40000*abs(fftshift(yk) %频谱搬移fw=-25000:24999/5000
22、0*fs subplot(2,3,2),plot(fw,yw)title(已知信号的频谱)xlabel(频率： hz)；ylabel(幅度)gridxlim(-30,30)y3=cos(2*pi*200*t) %载波信号subplot(2,3,3),plot(t,y3)title(载波信号)xlabel(时间： s)；ylabel(幅度)gridxlim(-0.1,0.1)y4=sinc(t*200).*cos(2*pi*200*t) %已调信号subplot(2,3,4),plot(t,y4,r-)title(已调信号)xlabel(时间： s)；ylabel(幅度)gridxlim(-0.
23、05,0.05)fs1=1000 %已调信号频谱yk=fft(y4,5000) %对信号做傅立叶变换yw=2*pi/4000*abs(fftshift(yk) %频谱搬移fw=-2500:2499/5000*fs1subplot(2,3,5),plot(fw,yw,r-)- 18 -title(已调信号的频谱)xlabel(频率： hz)；ylabel(幅度)gridxlim(-400,400)c,lags=xcorr(y4,200) %DSB 信号自相关函数Figure %200 表示自相关函数时间 subplot(211) plot(lags/fs,c)title(DSB 信号自相关函数)
24、xlabel(t); ylabel(Rxx(t)gridSDSBp=fft(c,5000) %DSB 功率谱fw=-2500:2499/5000*fs1yw=2*pi/4000*abs(fftshift(SDSBp) %频谱搬移subplot(212)plot(fw,yw)title(DSB 信号功率谱)xlabel(w)；ylabel(Rxx(t)gridy7=y4.*y3 %解调信号figuresubplot(211), plot(t,y7)title(解调信号)xlabel(时间： s); ylabel(幅度)gridxlim(-0.1,0.1)Rp=0.1; %滤波后的 f(t)信号R
25、s=80; %信号衰减幅度Wp=40/100; %通带截止频率Ws=45/100; %阻带截止频率,100 为载波频率的一半n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs); %阶数 nb,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn); %传递函数分子分母 b,aXl=5*filter(b,a,y7);figure;subplot(211); plot(t,Xl);title(滤波后的 f(t)信号);xlabel(时间单位 :s); ylabel(幅度);grid;- 19 -xlim(-0.1,0.1)答辩记录及评分表课题名称 抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调的实现 答辩教师（职称） 冯锁答辩时间 2012-2013 学年第 一学期 第 16 周答辩记录- 20 -评 分 表学生姓名 学号 评分殷留留 1009121125周琴 1009121129董张琴 1009121103孙荣笙 1009121115- 21 -张苗苗 1009121127凌玲 1009121109付世敏 1009121105
