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文檔簡介
1、基于Simulink的通信系統(tǒng)建模與仿真模擬通信系統(tǒng)姓 名:喻航完成時(shí)間:一、實(shí)驗(yàn)原理(調(diào)制、解調(diào)的原理框圖及說明)AM調(diào)制AM調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度,使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。AM調(diào)制原理框圖如下AM信號(hào)的時(shí)域和頻域的表達(dá)式分別為式中,為外加的直流分量;可以是確知信號(hào)也可以是隨機(jī)信號(hào),但通常認(rèn)為其平均值為0,即。AM解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號(hào)還原為調(diào)制信號(hào)。 AM信號(hào)的解調(diào)方法有兩種:相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。AM相干解調(diào)原理框圖如下。相干解調(diào)的關(guān)鍵在于必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足,則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。AM包絡(luò)檢波
2、解調(diào)原理框圖如下。AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比,故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。DSB調(diào)制在幅度調(diào)制的一般模型中,若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)(1),調(diào)制信號(hào)中無直流分量,則輸出的已調(diào)信號(hào)就是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào)(DSB)。DSB調(diào)制原理框圖如下DSB信號(hào)實(shí)質(zhì)上就是基帶信號(hào)與載波直接相乘,其時(shí)域和頻域表示式分別為DSB解調(diào)DSB只能進(jìn)行相干解調(diào),其原理框圖與AM信號(hào)相干解調(diào)時(shí)完全相同,如圖SSB調(diào)制SSB調(diào)制分為濾波法和相移法。濾波法SSB調(diào)制原理框圖如下所示。圖中的為單邊帶濾波器。產(chǎn)生SSB信號(hào)最直觀方法的是,將設(shè)計(jì)成具有理
3、想高通特性或理想低通特性的單邊帶濾波器,從而只讓所需的一個(gè)邊帶通過,而濾除另一個(gè)邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號(hào)時(shí)即為,產(chǎn)生下邊帶信號(hào)時(shí)即為。濾波法SSB調(diào)制的頻域表達(dá)式相移法SSB調(diào)制的原理框圖如下。圖中,為希爾伯特濾波器,它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò),對(duì)中的任意頻率分量均相移。相移法SSB調(diào)制時(shí)域表達(dá)式如下。式中,“”對(duì)應(yīng)上邊帶信號(hào),“+”對(duì)應(yīng)下邊帶信號(hào);表示把的所有頻率成分均相移,稱是的希爾伯特變換。SSB解調(diào)SSB只能進(jìn)行相干解調(diào)。原理框圖如下 二、Simulink仿真流程(完成的Simulink總體框圖、每個(gè)模塊所在位置及參數(shù)設(shè)置的說明,自定義模塊的框圖及參數(shù))AM模擬通信系統(tǒng)AM框圖(相干解調(diào))
4、信源參數(shù)參數(shù):幅度1 頻率10rad/s載波參數(shù):幅度1 頻率100rad/sBPF參數(shù):下限頻率90rad/s 上限頻率110rad/sLPF參數(shù):截止頻率 10rad/s高斯白噪聲參數(shù):均值0 標(biāo)準(zhǔn)差0.01AM框圖(包絡(luò)檢波解調(diào))信源參數(shù):幅度1 頻率10rad/s載波參數(shù):幅度1 頻率100rad/sBPF參數(shù):下限頻率90rad/s 上限頻率110rad/sLPF參數(shù):截止頻率 10rad/s高斯白噪聲參數(shù):均值0 標(biāo)準(zhǔn)差0.01全波整流器參數(shù)參數(shù):下限0 上限infDSB模擬通信系統(tǒng)DSB框圖信源參數(shù)參數(shù):幅度1 頻率10rad/s載波參數(shù):幅度1 頻率100rad/sBPF參數(shù):
5、下限頻率90rad/s 上限頻率110rad/sLPF參數(shù):截止頻率 10rad/s高斯白噪聲參數(shù):均值0 標(biāo)準(zhǔn)差0.01SSB模擬通信系統(tǒng)濾波法USB框圖濾波法LSB框圖信源參數(shù)參數(shù):幅度1 頻率10rad/s載波參數(shù):幅度1 頻率100rad/sUSB的BPF參數(shù):下限頻率100rad/s 上限頻率110rad/sLSB的BPF參數(shù):下限頻率90rad/s 上限頻率100rad/sLPF參數(shù):截止頻率 10rad/s高斯白噪聲參數(shù):均值0 標(biāo)準(zhǔn)差0.01相移法USB框圖相移法LSB框圖信源參數(shù)參數(shù):幅度1 頻率10rad/s信源的希爾伯特變換參數(shù):幅度1 頻率10rad/s 相位3*pi/
6、2載波參數(shù):幅度1 頻率100rad/sUSB的BPF參數(shù):下限頻率100rad/s 上限頻率110rad/sLSB的BPF參數(shù):下限頻率90rad/s 上限頻率100rad/sLPF參數(shù):截止頻率 10rad/s高斯白噪聲參數(shù):均值0 標(biāo)準(zhǔn)差0.01三、仿真結(jié)果(截取Simulink仿真的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并對(duì)這些結(jié)論進(jìn)行說明)AM相干解調(diào)波形(上:解調(diào)波形 下:信源波形)AM包絡(luò)檢波解調(diào)波形(上:解調(diào)波形 下:信源波形)DSB解調(diào)波形(上:解調(diào)波形 下:信源波形)SSB濾波法上邊帶解調(diào)波形(上:解調(diào)波形 下:信源波形)SSB濾波法下邊帶解調(diào)波形(上:解調(diào)波形 下:信源波形)SSB相移法上邊帶波形(
7、上:信源波形 下:解調(diào)波形)SSB相移法下邊帶波形(上:信源波形 下:解調(diào)波形)從波形圖可以看出,不論是AM、SSB、DSB,由于系統(tǒng)模型經(jīng)歷多個(gè)模塊,會(huì)造成一定的時(shí)延。解調(diào)過后的信號(hào)波形不僅有相位的延遲,而且在幅度上也低于信源波形。AM解調(diào)時(shí),應(yīng)注意濾除直流分量,AM相干解調(diào)減去的直流分量與計(jì)算結(jié)果相符,然而AM包絡(luò)檢波需要減去一個(gè)工程值,這個(gè)數(shù)值并非計(jì)算所能得出,需要進(jìn)行仿真嘗試得出。四、性能分析與結(jié)論(根據(jù)上述仿真得出相應(yīng)的系統(tǒng)性能的結(jié)論,并根據(jù)近兩周Simulink的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié))1.AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比,故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。但為了保證包絡(luò)檢波時(shí)不發(fā)生失真,必須滿足直流分量大于等于信源幅度,否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。2.相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足,則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。3.包絡(luò)檢波解調(diào)電路簡單,特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào),大大降低實(shí)現(xiàn)難度。4.相移法形成SSB信號(hào)的困難在于寬
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