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实验一模拟通信的MATLAB仿真.pdf

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实验一模拟通信的 MATLAB 仿真

姓名：左立刚学号：031040522

简要说明：

实验报告注意包括 AM，DSB，SSB，VSB，FM 五种调制与

解调方式的实验原理，程序流程图，程序运行波形图，

simulink 仿真模型及波形，心得体会，最后在附录中给出了

m 语言的源程序代码。

一．实验原理

1．幅度调制（AM）

幅度调制（AM）是指用调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号

呈线性变化的过程。AM 信号的数学模型如图 3-1 所示。

图 2-1 AM 信号的数学模型

为了分析问题的方便，令



=0，

1.1 AM 信号的时域和频域表达式









]cos



（2-1）

 

= [ ]+

   

 

 





















 M













（2-2）

211 / 211 / 211 /

AM 信号的带宽

式中，

 2

（2-3）

为调制信号的最高频率。

2.1.3 AM 信号的功率

与调制效率









c m

（2-4）

式中，

功率。

为不携带信息的载波功率；







为携带信息的边带









（2-5）







AM 调制的优点是可用包络检波法解调，不需要本地同步载波信号，设备简

单。AM 调制的最大缺点是调制效率低。

2.2、双边带调制（DSB）

如果将在 AM 信号中载波抑制，只需在图 3-1 中将直流

抑制载波双边带信号。

2.2.1 DSB 信号的时域和频域表达式

DSB





 m





cos

去掉，即可输出



（2-6）

 













 M













（2-7）





DSB

DSB 信号的带宽

DSB



 2

（2-8）

212 / 212 / 212 /

DSB 信号的功率及调制效率

由于不再包含载波成分，因此，DSB 信号的功率就等于边带功率，是调制信

号功率的一半，即

DSB



DSB











（2-9）

显然，DSB 信号的调制效率为 100%。

2.3、单边带调制（SSB）

产生 SSB 信号最基本的方法有滤波法和相移法。

2.3.1 SSB 信号的时域表达式

1 1





sin



（2-10）

   



m t cos t

SSB



2 2





是





的希尔式中，“－”表示上边带信号，“＋”表示下边带信号；

伯特变换。

2.3.2 SSB 信号的带宽、功率和调制效率

SSB



DSB

（2-11）

由于 SSB 信号仅包含一个边带，因此其功率为 DSB 信号的一半，即

SSB



1 1





（2-12）



DSB

显然，SSB 信号的调制效率也为 100%。

2.4、残留边带调制（VSB）

单边带传输信号具有节约一半频谱和节省功率的优点。但是付出的代价

是设备制作非常困难。为了解决这个问题，可以采用残留边带调制（VSB）。VSB

213 / 213 / 213 /

是介于 SSB 和 DSB 之间的一个折中方案。在这种调制中，一个边带绝大部分顺利

通过，而另一个边带残留一小部分。

如何选择残留边带滤波器的滤波特性使残留边带信号解调后不产生失真

呢？为了在接收端不失真地恢复原基带信号，要求残留边带滤波器传输特性必须

满足下述条件























 常数

VSB







（2-13）

式中，



是基带信号的最高截止角频率。

2.5 频率调制(FM)

2.5.1 FM 解调模型的建立：

调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带

调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解调不需同步信号，且对

于 NBFM 信号和 WBFM 信号均适用，因此是 FM 系统的主要解调方式。在本仿真的

过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。

非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图 5 所示。

限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现

的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声，使调频信号顺利通过。鉴频器

中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过

低通滤波器取出调制信号。

2.5.2 解调过程分析

：

214 / 214 / 214 /

设输入调频信号为

(t)S

(t)Acos(



tK





)



微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波。微分器输出为

(t) dS

(t)

(t)  

dt dt

 





c 

m(t)



sin(



t  K





)



包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号。包络检波器输出为

(t)  K





c 

(t)



 K



c 

(t)

，是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度，经

称为鉴频灵敏度（

）

低通滤波器后加隔直流电容，隔除无用的直流，得

(t )  K

m (t )

2.5.3 高斯白噪声信道特性

设正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为

r(t)  A cos(



t 



)  n(t)

其中，白噪声

n(t)

的取值的概率分布服从高斯分布。

MATLAB 本身自带了标准高斯分布的内部函数

randn

。

randn

函数产生的随机

序列服从均值为

m  0

，方差



1 的高斯分布。

正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为

r(t)  Acos(



t 



) n(t)

故其有用信号功率为

S 

噪声功率为

N 



信噪比

满足公式

B 10log

(

)

215 / 215 / 215 /

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