1、題目：基于系統(tǒng)視圖的模擬通信系統(tǒng)仿真摘要通信系統(tǒng)是用于完成信息傳輸過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)分為無(wú)線通信和有線通信，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先需要進(jìn)行仿真，以提高系統(tǒng)的可用性。動(dòng)態(tài)仿真軟件System View可用于構(gòu)建各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合通信系統(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，也可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。它是一款功能強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，用于對(duì)數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 系統(tǒng)、模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。 System View 在 Windows 窗口環(huán)境中為用戶提供了一個(gè)嵌入式分析引擎，具有模塊化和交互式界面。S

2、ystem View 是用于電路和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真的動(dòng)態(tài)分析工具。它實(shí)現(xiàn)了功能的軟件化，避免了復(fù)雜的硬件建設(shè)，無(wú)需先進(jìn)的儀器也能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)。設(shè)計(jì)與仿真 本文采用System view軟件設(shè)計(jì)模擬調(diào)制解調(diào)電路，并通過(guò)分析其輸入輸出波形驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確性。本文的內(nèi)容主要包括通信系統(tǒng)的概述、仿真通信系統(tǒng)的基本內(nèi)容以及使用System View仿真軟件對(duì)仿真通信系統(tǒng)的仿真。模擬通信系統(tǒng)的基本內(nèi)容主要包括通信系統(tǒng)的基本模型、模擬信號(hào)的線性調(diào)制（AM、DSB、SSB）和解調(diào)，以及非線性調(diào)制（FM、NBFM）和解調(diào)。 System View)簡(jiǎn)單介紹，通過(guò)仿真軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模擬通信系統(tǒng)的仿真。

3、關(guān)鍵詞：System View 通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)仿真目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294604907 一、簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc294604907 h 1 HYPERLINK l _Toc294604908 1.1模擬通信系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc294604908 h 1 HYPERLINK l _Toc294604909 1.2模擬信號(hào)調(diào)制解調(diào) PAGEREF _Toc294604909 h 1 HYPERLINK l _Toc294604910 1.3調(diào)制的基本概念 PAGEREF _Toc294604910 h 2 HYPERLIN

4、K l _Toc294604911 1.4系統(tǒng)視圖介紹 PAGEREF _Toc294604911 h 3 HYPERLINK l _Toc294604912 1.4.1 System View 軟件介紹 PAGEREF _Toc294604912 h 3 HYPERLINK l _Toc294604913 1.4.2 System View仿真系統(tǒng)特點(diǎn) PAGEREF _Toc294604913 h 3 HYPERLINK l _Toc294604914 2. 模擬調(diào)幅系統(tǒng) PAGEREF _Toc294604914 h 5 HYPERLINK l _Toc294604915 2.1調(diào)幅的基

5、本概念 PAGEREF _Toc294604915 h 5 HYPERLINK l _Toc294604916 2.2常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制（ AM ） PAGEREF _Toc294604916 h 5 HYPERLINK l _Toc294604917 2.2.1 AM調(diào)制解調(diào)原理 PAGEREF _Toc294604917 h 5 HYPERLINK l _Toc294604918 2.2.2仿真模型及結(jié)果波形圖 PAGEREF _Toc294604918 h 7 HYPERLINK l _Toc294604919 2.3雙邊帶 AM ( DSB ) PAGEREF _Toc29460491

6、9 h 10 HYPERLINK l _Toc294604920 2.3.1 DSB 10的調(diào)制解調(diào)原理 PAGEREF _Toc294604920 h HYPERLINK l _Toc294604921 2.3.2仿真模型及結(jié)果波形圖 PAGEREF _Toc294604921 h 11 HYPERLINK l _Toc294604922 2.4單邊帶幅度調(diào)制（ SSB ） PAGEREF _Toc294604922 h 13 HYPERLINK l _Toc294604923 2.4.1 SSB 13的調(diào)制解調(diào)原理 PAGEREF _Toc294604923 h 2.4.2 HYPERLI

7、NK l _Toc294604924 仿真模型及結(jié)果波形圖 PAGEREF _Toc294604924 h 14 HYPERLINK l _Toc294604925 3. 模擬角度調(diào)制系統(tǒng) PAGEREF _Toc294604925 h 17 HYPERLINK l _Toc294604926 3.1角度調(diào)制的基本概念 PAGEREF _Toc294604926 h 17 HYPERLINK l _Toc294604927 3.2調(diào)頻（ FM ） PAGEREF _Toc294604927 h 17 HYPERLINK l _Toc294604928 3.2.1 FM調(diào)制解調(diào)原理 PAGERE

8、F _Toc294604928 h 17 HYPERLINK l _Toc294604929 3.2.2仿真模型及結(jié)果波形 PAGEREF _Toc294604929 h 20 HYPERLINK l _Toc294604930 3.2.3 仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc294604930 h 23 _ HYPERLINK l _Toc294604931 3.3窄帶調(diào)頻（ NBFM ） PAGEREF _Toc294604931 h 26 HYPERLINK l _Toc294604932 3.3.1 NBFM 26的調(diào)制解調(diào)原理 PAGEREF _Toc294604932 h HYP

9、ERLINK l _Toc294604933 3.3.2仿真模型及結(jié)果波形 PAGEREF _Toc294604933 h 28 HYPERLINK l _Toc294604934 4. 總結(jié) PAGEREF _Toc294604934 h 31 HYPERLINK l _Toc294604935 5. 演講 PAGEREF _Toc294604935 h 32 HYPERLINK l _Toc294604936 參考文獻(xiàn) 33一、簡(jiǎn)介1.1 模擬通信系統(tǒng)概述隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對(duì)信息傳遞的要求越來(lái)越高，通信承載著這一重要任務(wù)。在通信中傳遞消息，必須有致者和接收者，致者和接收者可以是人，

10、也可以是各種通信終端設(shè)備。換句話說(shuō)，通信可以發(fā)生在人與人之間、人與機(jī)器之間或機(jī)器之間。必須有三大部分：一是致端；二是接收端；三是致端和接收端之間的通道。通信系統(tǒng)主要分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)通常由模擬信息源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器和接收器組成。模型如下：圖 1-1 模擬通信系統(tǒng)模型圖信道中模擬通信傳輸?shù)男盘?hào)頻譜比較窄，所以可以通過(guò)復(fù)用來(lái)提高信道的利用率，但它的缺點(diǎn)是：1）發(fā)射信號(hào)是連續(xù)的，疊加噪聲干擾后不易消除，即抗干擾能力差；2）不易溝通；3）設(shè)備不易大規(guī)模集成；4）不適合計(jì)算機(jī)通訊快速發(fā)展的要求1.2 模擬信號(hào)調(diào)制解調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中，調(diào)制解調(diào)是通信系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，使信號(hào)

11、發(fā)生本質(zhì)的變化。本文主要討論線性調(diào)制（AM、DSB、SSB）和非線性調(diào)制（FM、NBFM）的信號(hào)產(chǎn)生（調(diào)制）和接收（解調(diào)）的基本原理、方法和技術(shù)，并通過(guò)System View仿真驗(yàn)證常規(guī)雙邊頻帶幅度調(diào)制（AM）、雙邊帶幅度調(diào)制（DSB）、單邊帶幅度調(diào)制（SSB）、頻率調(diào)制（FM）、窄帶頻率調(diào)制（NBFM）。通過(guò)該軟件，觀察信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過(guò)程，分析輸出波形。模擬調(diào)制和解調(diào)是實(shí)現(xiàn)模擬通信系統(tǒng)的重要組成部分。調(diào)制就是將原始的電信號(hào)變換成頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?hào)；解調(diào)是在接收端將信道中傳輸?shù)男盘?hào)恢復(fù)為原始電信號(hào)；調(diào)制信號(hào)變?yōu)檎{(diào)制信號(hào)；接收端的解調(diào)信號(hào)成為基帶信號(hào)。因此，原始電信號(hào)也稱為基帶信號(hào)，調(diào)制后的

12、信號(hào)也稱為頻帶信號(hào)。模擬信號(hào)的調(diào)制解調(diào)是通信原理課程的經(jīng)典部分，也是模擬通信時(shí)代的核心技術(shù)。盡管當(dāng)代技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到數(shù)字通信的新時(shí)代，但模擬信號(hào)的調(diào)制解調(diào)理論仍然是通信技術(shù)的基本內(nèi)容之一。1.3 調(diào)制的基本概念為什么要調(diào)制它？一般來(lái)說(shuō)，信源直接產(chǎn)生的信號(hào)的頻率范圍在低頻范圍，甚至是零頻范圍，這種信號(hào)稱為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)不經(jīng)調(diào)制直接送入信道的傳輸稱為基帶傳輸。但是，實(shí)際上很多信道不是基帶形式的，因此不能直接傳輸基帶信號(hào)。因此，基帶信號(hào)在傳輸前需要被調(diào)制轉(zhuǎn)換成適合信道的形式。例如：在傳播聲音時(shí)，可以用麥克風(fēng)將人的聲音變成電信號(hào)，通過(guò)揚(yáng)聲器放大，然后用揚(yáng)聲器（喇叭）播放出來(lái)，屬于基帶傳輸。如果想把聲

13、音傳得更遠(yuǎn)，比如幾十公里甚至更遠(yuǎn)，就必須考慮使用電纜或無(wú)線電。但是會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題。一是如果鋪設(shè)數(shù)十公里甚至數(shù)百公里的電纜，只傳輸一個(gè)聲音信號(hào)，傳輸成本高，線路利用率低。如果采用頻分復(fù)用技術(shù)將多個(gè)聲音信號(hào)調(diào)制到不同頻段進(jìn)行復(fù)合傳輸，則可以有效解決這一問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題是，如果使用無(wú)線電通信，要發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)與發(fā)射天線的幾何尺寸相當(dāng)?shù)幕緱l件（一般認(rèn)為天線的尺寸應(yīng)該大于1/10）波長(zhǎng)）必須滿足，這樣信號(hào)才能有效地通過(guò)天線傳輸。出去?；鶐б纛l信號(hào)的頻率范圍為30Hz30kHz。根據(jù)公式波長(zhǎng)= ，最小波長(zhǎng)也超過(guò)一公里。也就是說(shuō)，如果直接通過(guò)天線致基帶音頻信號(hào)，那么所需的天線尺寸應(yīng)該在100米以上，這顯然

14、是不現(xiàn)實(shí)的。采用調(diào)制技術(shù)將信號(hào)頻段移至高頻段，可以有效減小信號(hào)波長(zhǎng)，從而減小天線尺寸。究竟什么是調(diào)制？調(diào)制的一般定義是：讓原始基帶信號(hào)改變高頻載波的一些（或一些）參數(shù)，使載波的這個(gè)（或這些）參數(shù)隨著基帶信號(hào)的變化而變化，或者讓（或者這些）載波的參數(shù)隨著基帶信號(hào)的變化而變化?；蜻@些）攜帶有關(guān)基帶信號(hào)的信息的參數(shù)，稱為調(diào)制的過(guò)程。例如，人們步行往返既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，但不用開(kāi)車，可以節(jié)省人力和時(shí)間。人比作基帶信號(hào)，汽車比作載波，步行比作基帶傳輸，乘車比作調(diào)制傳輸。調(diào)制是通信原理中一個(gè)非常重要的概念，是一種信號(hào)處理技術(shù)，在模擬通信、數(shù)字通信系統(tǒng)或數(shù)據(jù)通信中起著非常重要的作用。1.4 系統(tǒng)視圖介紹1.4.1

15、System View軟件介紹1) System View是美國(guó)ELANIX公司推出的基于Windows環(huán)境的系統(tǒng)仿真分析可視化軟件工具。它具有友好的界面并且易于使用。2) System View是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。它可以構(gòu)建各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌虾投嗨俾氏到y(tǒng)，可用于各種線性和非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。3) System View在熟悉的Windows窗口環(huán)境中為用戶提供了一個(gè)嵌入式分析引擎，具有模塊化和交互式的界面。使用 System View，您只需要關(guān)心項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路和流程，而不用花費(fèi)大量時(shí)間編程來(lái)

16、構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型。用戶只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖標(biāo)即可完成復(fù)雜系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)和測(cè)試，無(wú)需學(xué)習(xí)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程，更不用擔(dān)心程序是否存在編程錯(cuò)誤。1.4.2System View 仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)1）可以模擬大量的應(yīng)用系統(tǒng)可以在DSP、通信控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)建復(fù)雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。有大量可選庫(kù)，內(nèi)容用戶選擇性地添加通信、邏輯、DSP和RF/模擬功能模塊。2) 快速便捷的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真使用熟悉的Windows界面和功能鍵（單擊、雙擊鼠標(biāo)左右鍵），System View可以快速構(gòu)建和修改系統(tǒng)，并在對(duì)話框中快速訪問(wèn)和調(diào)整參數(shù)，修改實(shí)時(shí)顯示實(shí)時(shí)。只需單擊鼠標(biāo)，即可基于真實(shí)系統(tǒng)模型創(chuàng)建連續(xù)性系統(tǒng)、DS

17、P 濾波器和導(dǎo)入/導(dǎo)出仿真數(shù)據(jù)。無(wú)需編寫(xiě)任何代碼即可構(gòu)建用戶友好的子系統(tǒng)庫(kù)（元系統(tǒng)）。3) 方便地將 System View 結(jié)論添加到報(bào)告中System View 通過(guò)Notes （注解）在屏幕上輕松描述系統(tǒng)；生成的 System View 系統(tǒng)和輸出波形可以使用復(fù)制和粘貼命令輕松插入到文字處理中。4) 提供基于組織結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)System View 通過(guò)利用 System View 圖標(biāo)和元系統(tǒng)（子系統(tǒng)）對(duì)象的不受限制的層次結(jié)構(gòu)，可以輕松構(gòu)建復(fù)雜的系統(tǒng)。5) 多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng)System View 內(nèi)容系統(tǒng)結(jié)合多個(gè)數(shù)據(jù)采樣率輸入來(lái)簡(jiǎn)化 FIR 濾波器的實(shí)現(xiàn)。此功能特別適用于低頻和高頻部

18、分的仿真速度，而不會(huì)降低本地仿真的準(zhǔn)確性。同時(shí)可以降低對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置的要求。6) 完整的濾波器和線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)System View 包括一個(gè)功能強(qiáng)大、易于使用的圖形模板，用于設(shè)計(jì)離散和連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬和數(shù)字環(huán)境，以及用于線性系統(tǒng)的大量 FIR/IIR 濾波器類型或參數(shù)。7) 先進(jìn)的信號(hào)分析和數(shù)據(jù)塊處理分析窗口是一個(gè)交互式可視化環(huán)境，提供對(duì)系統(tǒng)波形的詳細(xì)檢查。分析窗口還提供了一個(gè)接受計(jì)算器，可以對(duì)模擬生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行高級(jí)塊處理8) 可擴(kuò)展性System View內(nèi)容用戶插入自己用C/C+編寫(xiě)的用戶代碼庫(kù)，插入的用戶庫(kù)會(huì)自動(dòng)集成到System View中，作為系統(tǒng)構(gòu)建的庫(kù)使用。9) 完善的自診斷

19、功能System View 可以自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接錯(cuò)誤并傳遞錯(cuò)誤圖標(biāo)。此功能對(duì)于用戶系統(tǒng)的診斷非常有效。SystemView 是用于電路和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真的動(dòng)態(tài)分析工具。它實(shí)現(xiàn)了功能的軟件化，避免了復(fù)雜的硬件建設(shè)，無(wú)需先進(jìn)的儀器也能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。和模擬。本文利用SystemView軟件設(shè)計(jì)了模擬調(diào)制解調(diào)電路，并通過(guò)分析其輸入輸出波形驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)電路的正確性。2.模擬調(diào)幅系統(tǒng)2.1 調(diào)幅的基本概念模擬幅度調(diào)制是指利用模擬基帶信號(hào)改變正弦載波的幅度，使載波的幅度隨著基帶信號(hào)的變化而變化。根據(jù)頻譜特性的不同，模擬幅度調(diào)制通常分為四種：標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制（AM）、抑制載波雙邊帶幅

20、度調(diào)制（SC-DSB）、單邊帶幅度調(diào)制（SSB）和殘留邊帶幅度調(diào)制（ VSB）。將介紹傳統(tǒng)的雙邊帶幅度調(diào)制（AM）、雙邊帶幅度調(diào)制（DSB）、單邊帶幅度調(diào)制（SSB）。2.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）2.2.1 AM調(diào)制解調(diào)原理1) 調(diào)制原理：任意AM調(diào)制信號(hào)可以表示為S am (t)=c(t)m(t)，當(dāng)m(t)=A 0 +f(t);c(t)=cos( c t+ 0 )，當(dāng)A 0不等于0時(shí)，稱為常規(guī)調(diào)幅，其時(shí)域表達(dá)式為： Sam (t)= c(t)m(t)= A 0 +f(t) cos( c t+ 0 )AAOA0cos(ct)Cos(ct)f(t)Sct am(t) = A0+f(t) co

21、s(ct)圖 2-1 常規(guī) AM 調(diào)制系統(tǒng)框圖其中A 0是添加的直流分量，f(t)是調(diào)制信號(hào)，可以是確定信號(hào)也可以是隨機(jī)信號(hào)。 c =2f c為載波信號(hào)的角頻率， 0為載波信號(hào)的初始相位，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常設(shè)置為0。傳統(tǒng)的增材制造通常可以使用上圖所示的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2）解調(diào)原理：使用同步檢波法（相干解調(diào)法）：同步檢測(cè)必須使用與發(fā)射機(jī)載波頻率和相位相同（或固定相位差）的信號(hào)才能成為同步信號(hào)。同步檢測(cè)可以通過(guò)乘法器和低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其原理如圖2-2所示假設(shè)輸入的普通調(diào)幅信號(hào)u AM (t)仍如公式所示，則乘法器的另一個(gè)輸入同步信號(hào)為u r (t)=U RM cos c t圖2-2 同步檢測(cè)示意圖其中

22、k 2是乘數(shù)增益。可以看出，輸出信號(hào)包含DC、2 c、 2 c 等幾個(gè)頻率分量。使用低通濾波器將直流分量和分量去掉，再去掉直流分量，恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。如果同步信號(hào)與發(fā)射機(jī)載波同頻異相且有相位差，即ur=Urmcos(ct + )，則乘法器輸出中的分量為K 2 U cm U rm M a cos cos t如果為常數(shù)，即致端同步信號(hào)與載波的相位差保持不變，解調(diào)后的分量仍與原調(diào)制信號(hào)成正比，但幅度減小。當(dāng)然90，否則cos=0， 分量為零。如果隨時(shí)間變化，即發(fā)射端同步信號(hào)與載波的相位不穩(wěn)定，解調(diào)后的分量不能正確反映調(diào)制信號(hào)。2.2.2仿真模型和結(jié)果波形1）根據(jù)AM調(diào)制解調(diào)原理，使用System V

23、iew軟件搭建仿真電路，如下圖所示：圖2-3 AM AM的System View仿真圖2）參數(shù)設(shè)置：= 1 * GB3載波頻率設(shè)置為100Hz，調(diào)制信號(hào)為18Hz；= 2 * GB3增益參數(shù)為2；= 3 * GB3低通濾波器：設(shè)計(jì)：模擬；低通，巴特沃思低截止=20Hz；極數(shù)=3濾波器輸入采樣率：1e+33) 波形描述與分析：圖 2-4 AM 信號(hào)波形示意圖圖 2-5 載波波形圖圖 2-6 調(diào)制波形圖圖 2-7 調(diào)制波形圖 2-8 解調(diào)波形綜上所述，可以看出使用常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制傳輸信息的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)電路簡(jiǎn)單，可以使用包絡(luò)檢波方法。缺點(diǎn)是調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但占用大部分功率，浪費(fèi)。如果

24、抑制載波分量的傳輸，則可以演化出另一種調(diào)制方式，即被抑制載波的雙邊帶幅度調(diào)制（ SC- DSB）。2.3 雙邊帶 AM (DSB)2.3.1DSB的調(diào)制解調(diào)原理1）調(diào)制原理：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅時(shí)，由于調(diào)制波中含有不攜帶信息的載波成分，調(diào)制效率低。為了提高調(diào)制效率，在標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制的基礎(chǔ)上抑制載波分量，使總功率包含在雙邊帶中。這種調(diào)制方式稱為抑制載波雙邊帶調(diào)制，簡(jiǎn)稱雙邊帶調(diào)制（DSB）。雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式：S DSB (t)=f(t)cos c t雙邊帶調(diào)制信號(hào)頻域表達(dá)式：S DSB ()=F(+ c )+F( c )/2DSB信號(hào)的實(shí)現(xiàn)：圖2-9 DSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)示意圖實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制就是完成調(diào)制信號(hào)

25、與載波信號(hào)的乘法運(yùn)算。原則上，可以選擇多種非線性器件或時(shí)變參數(shù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)乘法器功能，例如平衡調(diào)制器或環(huán)形調(diào)制器。常用的平衡調(diào)制器電路簡(jiǎn)單，平衡性好，可以將載波分量抑制到-30-40dB。雙邊帶調(diào)制節(jié)省了載波功率，提高了調(diào)制效率，但調(diào)制信號(hào)的帶寬仍與AM信號(hào)相同，是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。2）解調(diào)原理：DSB 信號(hào)只能被相干解調(diào)。其模型與 AM 相干解調(diào)原理相同。此時(shí)，乘法器輸出：通過(guò)低通濾波器濾除高階項(xiàng)后，我們得到：即原電信號(hào)無(wú)失真地恢復(fù)。2.3.2仿真模型和結(jié)果波形1）根據(jù)DSB調(diào)制解調(diào)原理，使用System View軟件建立仿真電路，如下圖所示：圖2-10 DSB AM的System View

26、仿真圖2）參數(shù)設(shè)置：= 1 * GB3載波頻率為100HZ；= 2 * GB3調(diào)制信號(hào)頻率為10HZ；= 3 * GB3低通濾波器的截止頻率為30HZ，如下圖所示：圖 2-11 低通濾波器參數(shù)設(shè)置示意圖3) 波形說(shuō)明：各波形名稱如波形圖所示（載波、調(diào)制波、調(diào)制波、解調(diào)波） 。圖2-12 DSB AM各信號(hào)波形示意圖綜上所述，可以看出抑制載波雙邊帶調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；調(diào)制電路簡(jiǎn)單，只需一個(gè)乘法器即可實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是占用帶寬比較寬，是基帶信號(hào)的兩倍。2.4 單邊帶幅度調(diào)制（SSB）2.4.1SSB的調(diào)制解調(diào)原理1）使用相移法產(chǎn)生SSB信號(hào)：SSB 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：式中，“-

27、”對(duì)應(yīng)上邊帶信號(hào)，“+”對(duì)應(yīng)下邊帶信號(hào)；這意味著離子的所有頻率分量都發(fā)生了相移，這稱為希爾波特變換。根據(jù)上式，可以得到使用相移法的 SSB 信號(hào)模型：圖 2-13 SSB 信號(hào)調(diào)制框圖用移相法形成單邊帶信號(hào)的難點(diǎn)在于寬帶移相網(wǎng)絡(luò)的制作，它必須對(duì)調(diào)制信號(hào)的所有頻率分量進(jìn)行嚴(yán)格的移相，甚至難以近似。2）解調(diào)原理：從單邊帶信號(hào)調(diào)制示意圖不難看出，單邊帶信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)成正比，所以單邊帶信號(hào)的解調(diào)采用相干解調(diào)。如下所示：圖2-14 相干解調(diào)示意圖此時(shí)，乘法器輸出低通濾波后的解調(diào)輸出為因此，可以獲得無(wú)失真的調(diào)制信號(hào)。2.4.2 仿真模型及結(jié)果波形1）根據(jù)SSB調(diào)制解調(diào)原理，使用System Vi

28、ew軟件搭建仿真電路，如下圖所示：圖2-15 SSB AM的System View仿真圖2) 波形圖如下：圖2-16 SSB AM各信號(hào)波形示意圖圖2-17 上邊帶和下邊帶頻譜圖3）參數(shù)設(shè)置：系統(tǒng)時(shí)間：256個(gè)采樣點(diǎn)，采樣率10000Hz表2-1 SSB modem系統(tǒng)各圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置表符號(hào)序列號(hào)庫(kù)/符號(hào)名稱范圍0來(lái)源：正弦曲線安培=0.5v，頻率=300Hz，相位=0deg1來(lái)源：正弦曲線安培=1v，頻率=2000Hz，相位=0deg10來(lái)源：正弦曲線安培=1v，頻率=2000Hz，相位=0deg12操作員：過(guò)濾器/系統(tǒng)設(shè)計(jì)：模擬；低通，巴特沃斯，低截止=300Hz；極數(shù)=6綜上所述，單邊帶調(diào)

29、幅的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；頻帶寬僅為雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點(diǎn)是單邊帶濾波器難以實(shí)現(xiàn)。3.模擬角度調(diào)制系統(tǒng)3.1 角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制不同于線性調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性移位，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生不同于頻譜移位的新頻率分量，因此也稱為非線性調(diào)制。角度調(diào)制可分為頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM），即載波幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)而變化的調(diào)制方式。如果載波的頻率變化與調(diào)制信號(hào)的電壓成正比，則稱為調(diào)頻（FM）；如果載波的相位變化與調(diào)制信號(hào)的電壓成正比，則稱為相位調(diào)制（PM）。由于載波頻率的變化和相位的變化都表現(xiàn)為載波總相

30、位角的變化，所以頻率調(diào)制和相位調(diào)制統(tǒng)稱為角度調(diào)制。本節(jié)將介紹頻率調(diào)制 (FM)。3.2 調(diào)頻（FM）3.2.1調(diào)頻調(diào)制解調(diào)原理1) 調(diào)制原理：角度調(diào)制是一種利用調(diào)制信號(hào)來(lái)控制載波信號(hào)角度（頻率或相位）變化的信號(hào)變換方法。信號(hào)經(jīng)過(guò)角度調(diào)制后，頻率結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。也就是說(shuō)，例如在FM信號(hào)中，載波信號(hào)的頻率隨著基帶調(diào)制信號(hào)的幅度而變化。當(dāng)調(diào)制信號(hào)的幅度增大時(shí)，載波信號(hào)的頻率也隨之增大（或減小），而當(dāng)調(diào)制信號(hào)的幅度減小時(shí)，載波信號(hào)的頻率也減小（或增大）；在角度調(diào)制中，載波的幅度保持不變。在模擬調(diào)制中，連續(xù)波具有三個(gè)參數(shù)，可用于攜帶信息以形成調(diào)制信號(hào)。在幅度和相位不變的情況下，改變載波的頻率，使其隨未調(diào)

31、制信號(hào)的大小而變化，這就是調(diào)頻的概念。= 1 * GB3角度調(diào)制的一般原理：其中：是調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)相位 (rad)是調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移 (rad)是調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)角頻率 (rad/s)是調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)角頻率偏移 (rad/s)調(diào)頻（FM）是指被調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)角頻偏隨原基帶信號(hào)線性變化，即：, 哪里是 FM 靈敏度可能有其中，A為載波幅度， EQ EQ 為角度調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)相位，但為瞬時(shí)相位偏移量； EQ 是信號(hào)的瞬時(shí)頻率，稱為瞬時(shí)頻偏，即相對(duì)于瞬時(shí)頻偏。其框圖如下圖所示：圖 3-1 調(diào)頻系統(tǒng)框圖2）解調(diào)原理：= 1 * GB3非相干調(diào)頻解調(diào)（鑒頻法）鑒頻器的作用是輸出與輸入信號(hào)的頻率成線性

32、關(guān)系的信號(hào)，包括斜率鑒頻器、鎖相環(huán)鑒頻器、頻率負(fù)反饋解調(diào)器等。理想的鑒頻器可以等價(jià)于帶差分 設(shè)備的包絡(luò)檢波器。圖 3-2 調(diào)頻和鑒頻方法示意圖r 通過(guò)微分器：解調(diào)輸出：其中：是判別器靈敏度鑒頻器的缺點(diǎn)是對(duì)調(diào)制信號(hào)因信道噪聲等因素引起的幅度失真作出反應(yīng)，因此常在鑒頻器前加限幅器和帶通濾波器。在小信噪比的情況下，由于鑒頻器的非線性解調(diào)效應(yīng)，調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)存在閾值效應(yīng)。FM解調(diào)器就是所謂的積分鑒別器或積分檢波器。如下所示，圖 3-3 FM 解調(diào)器示意圖輸入的 FM 信號(hào)連接到乘法器的一個(gè)輸入端。通過(guò)耦合電容和LC并聯(lián)諧振回路組成的移相電路產(chǎn)生正交信號(hào)，作為乘法器的另一個(gè)輸入。來(lái)自諧振回路的電容的相移

33、可以通過(guò)簡(jiǎn)單的延遲電路產(chǎn)生。延遲電路可以產(chǎn)生相當(dāng)于載波信號(hào)四分之一周期的延遲。3.2.2仿真模型和結(jié)果波形在該模型中，聲音文件（.WAV）表示的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)頻調(diào)制，然后通過(guò)具有高斯噪聲的通道傳輸，然后通過(guò)延遲積分鑒別器對(duì)聲音進(jìn)行解調(diào)。仿真電路原理圖如下：圖 3-4 設(shè)計(jì)模型圖模塊說(shuō)明及參數(shù)設(shè)置：模塊 0：源庫(kù)說(shuō)明：本模塊為信號(hào)源，通過(guò)外部文件輸入.wav音頻信號(hào)，重采樣3次后由系統(tǒng)輸出。WAV 1ch：Windows XP 撥入音.wav16 位 WAV 1 通道 16 位 1 通道 wav 文件音頻速率=22050Hz 音頻 22050HzAudio Player=Off 關(guān)閉播放器Pad=3

34、 采樣 3 倍于每拍的采樣頻率填充最后一個(gè)值開(kāi)始樣本=1令牌=0模塊 7：運(yùn)算符庫(kù)說(shuō)明：該模塊是一個(gè)Butterworth低通濾波器，截止頻率為5000Hz，將輸入波形的高頻部分濾除并輸出。 線性系統(tǒng) Butterworth Lowpass IIR 3 PloesFc=5000Hz 截止頻率為 5000Hz=無(wú)I nitdtn=瞬態(tài)D sp 模式禁用數(shù)字調(diào)制Toke7 _模塊 6：函數(shù)庫(kù)說(shuō)明：本模塊為調(diào)頻調(diào)制器，對(duì)輸入信號(hào)的頻率進(jìn)行調(diào)制，獲得10倍的增益輸出。頻率調(diào)制A mp=1v 幅度為 1vF req=5000Hz 頻率為 5000Hz相位=0度調(diào)制增益=10 Hz/v 調(diào)制增益為 10

35、Hz/V0 =正交（sin）t6輸出 1=同相（Cos ）代幣6模塊 1：高斯噪聲說(shuō)明：該模塊是一個(gè)加噪模塊，在通道中加入高斯噪聲，模擬現(xiàn)實(shí)生活中的信號(hào)傳輸。S td Dev=0.001v 標(biāo)準(zhǔn)差為 0.001v0v均值為 0v令牌1模塊 9：乘數(shù)說(shuō)明：本模塊為乘法器，將輸入信號(hào)相乘后輸出。非參數(shù)來(lái)自 6 和 8 的輸入 輸入信號(hào)是模塊 6 到 8 的輸出輸出到 10 輸出到模塊 10代幣9模塊 4：運(yùn)算符庫(kù)說(shuō)明：本模塊為延時(shí)模塊。根據(jù)積分鑒別器的原理，給輸入信號(hào)一個(gè)250ms的延遲，然后輸出延遲插值_250e -6 秒 250ms 延遲輸出0= 延遲 t9 輸出 0輸出1= 延遲-dt 輸出

36、 1代幣4模塊 15：接收器庫(kù)說(shuō)明：本模塊為音頻信號(hào)輸出模塊。積分鑒別器最終解調(diào)的信號(hào)經(jīng)過(guò)巴特沃斯濾波器濾波后輸出到該模塊，最終以音頻文件的形式輸出。收到的聲音W av 1ch:VoiceOut.wav8 位 Wav 1 通道 8 位 1 通道 wav 波形音頻速率=（在運(yùn)行時(shí)設(shè)置）A udio player=on 打開(kāi)播放器I從 t4 輸出端口輸入 0 t4 端口輸入，0 端口輸出令牌153.2.3 仿真結(jié)果分析圖 3-5 X(t) 處的時(shí)域波形圖 3-6 X(t) 處的頻域波形圖 3-7 Xc(t)的時(shí)域波形圖 3-8 Xc(t)的頻域波形圖 3-9 N(t)的時(shí)域波形圖3-10 Xc(t

37、)+N(t)的時(shí)域波形圖圖 3-11 解調(diào)后未經(jīng)濾波的波形圖 3-12 X(t)的時(shí)域波形圖 3-13 X(t)的頻域波形通過(guò)仿真圖分析可以得出，在本次仿真中，輸入輸出略有失真，原因可歸納為兩點(diǎn)：（1）所選波形文件的頻率與參數(shù)不匹配理論上設(shè)置，導(dǎo)致解調(diào)剖面出現(xiàn)少量失真； (2) 波形文件受到高斯白噪聲的影響，解調(diào)后的輸出波形出現(xiàn)輕微失真。3.3 窄帶調(diào)頻（NBFM）3.3.1NBFM調(diào)制解調(diào)原理根據(jù)調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)相位偏差的大小，角度調(diào)制可分為寬帶調(diào)制和窄帶調(diào)制。如果調(diào)制信號(hào)的最大瞬時(shí)相移保持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，則滿足條件稱為窄帶調(diào)頻；當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，稱為寬帶調(diào)頻。調(diào)制部分窄帶調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表

38、達(dá)式：窄帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)式：圖3-14 窄帶調(diào)頻產(chǎn)生示意圖2）解調(diào)部分窄帶調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方式分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)。這里使用相干解調(diào)，其原理框圖為：圖 3-15 相干解調(diào)框圖調(diào)制過(guò)程表達(dá)式：相干載體：乘法器輸出為：高頻成分被低通濾波器濾除，微分后得到輸出信號(hào)3.3.2仿真模型和結(jié)果波形1）根據(jù)FM調(diào)制解調(diào)原理，使用System View軟件搭建仿真電路，如下圖所示：圖 3-16 NBFM AM 的 System View 仿真圖2）參數(shù)設(shè)置：系統(tǒng)時(shí)間：為了使FM信號(hào)的FFT計(jì)算更加準(zhǔn)確，時(shí)間設(shè)置的采樣率和采樣時(shí)間都比較大。采樣點(diǎn)數(shù)：1024；采樣率：2000Hz表3-1 NBFM調(diào)制解調(diào)

39、系統(tǒng)各圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置表符號(hào)序列號(hào)庫(kù)/符號(hào)名稱范圍0來(lái)源：正弦曲線Amp=1v.Freq=10Hz,Phase=0deg2運(yùn)算符：增益/比例：增益增益單位=線性，增益=35來(lái)源：正弦曲線安培=3v，頻率=100Hz，相位=0deg7操作員：過(guò)濾器/系統(tǒng)：線性系統(tǒng)濾波器設(shè)計(jì)：模擬；帶通，切比雪夫，低截止=80Hz，高截止=120Hz，極數(shù)=58資料來(lái)源：正弦波安培=1v，頻率=100Hz，相位=0deg11運(yùn)算符：過(guò)濾器/系統(tǒng)：線性系統(tǒng)過(guò)濾器設(shè)計(jì)：模擬；低通，切比雪夫，低截止=25Hz，極數(shù)=53) 波形說(shuō)明：圖 3-17 NBFM AM 的 System View 仿真圖圖 3-18 載波信號(hào)圖圖 3-19 調(diào)制信號(hào)圖圖 3-20 窄帶調(diào)頻信號(hào)圖圖