1、西南科技大學(xué)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)和解調(diào)的實(shí)現(xiàn) 姓 名： 學(xué) 號(hào): 班 級(jí)： 通信1104 指導(dǎo)教師： 秦明偉 起止日期： 2014.6.20-6.30 西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制方 向 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級(jí)： 通信1104 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 2011 設(shè)計(jì)名稱： 雙邊帶抑制載波調(diào)幅與解調(diào)的實(shí)現(xiàn) 起止日期： 2014.6.20-2014.6.30 指導(dǎo)教師：秦明偉 設(shè)計(jì)要求：對(duì)于信號(hào)（其中，載波為，），用抑制載波的雙邊帶調(diào)幅實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。要求：采用matlab或者其它軟件工具實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)

2、幅（DSB-SC）和解調(diào)，并且繪制：l 信號(hào)及其頻譜；l 載波；l DSB-SC調(diào)制信號(hào)及其頻譜；l DSB-SC調(diào)制信號(hào)的功率譜密度；l 相干解調(diào)后的信號(hào)波形。方 向 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容6.21查閱資料，確定方案6.22復(fù)習(xí)抑制載波雙邊帶調(diào)幅的原理6.23設(shè)計(jì)總體方案6.24安裝 MATLAB6.25-26學(xué)習(xí)MATLAB6.27編寫 m 文件6.28調(diào)試程序6.29完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告6.30答辯抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）和解調(diào)的實(shí)現(xiàn)一、摘要 抑制載波雙邊帶也稱雙邊帶， 它是在常規(guī)雙邊帶的基礎(chǔ)上抑制掉載波分量， 使總功率全部包含在雙邊帶中。 和常規(guī)雙邊帶信號(hào)相比，它節(jié)省了載

3、波功率， 調(diào)制效率得以提高。 它的帶寬仍與常規(guī)雙邊帶信號(hào)一樣， 是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。 抑制載波雙邊帶信號(hào)的解調(diào)只能采用相干解調(diào)。 本文對(duì)抑制載波雙邊帶信號(hào)的實(shí)現(xiàn)和解調(diào)進(jìn)行了分析。2、 設(shè)計(jì)目的與意義本設(shè)計(jì)要求采用matlab或者其它軟件工具實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）和解調(diào)，并且繪制相關(guān)的圖形。 在通信系統(tǒng)中，從消息變換過來的信號(hào)所占的有效頻帶往往具有頻率較低的頻譜分量（例如語音信號(hào)），如果將這些信號(hào)在信道中直接傳輸，則會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。因此這種信號(hào)在許多信道中均是不適宜直接進(jìn)行傳輸?shù)?。在通信系統(tǒng)的發(fā)射端通常需要調(diào)制過程，將信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上

4、，使之轉(zhuǎn)化成適合信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的以調(diào)信號(hào)。而在接收端則需要解調(diào)過程，以恢復(fù)原來有用的信號(hào)。調(diào)制解調(diào)過程常常決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。隨著數(shù)字化波形測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以使用數(shù)字化方法實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)的過程。同時(shí)調(diào)制還可以提高性能，特別是抗干擾能力，以及更好的利用頻帶。3、 設(shè)計(jì)原理3.1 調(diào)制調(diào)制在通信過程中起著極其重要的作用：無線電通信是通過空間輻射方式傳輸號(hào)的，調(diào)制過程可以將信號(hào)的頻譜搬移到容易一電磁波形式輻射的較高頻范圍；此外，調(diào)制過程可以將不同的信號(hào)通過頻譜搬移托付至不同頻率的載波上，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，不至于互相干擾。設(shè)調(diào)制函數(shù)為f(t) ，載 波 函 數(shù) 為，則調(diào)制后

5、的函數(shù)表達(dá)式為，根據(jù)題目要求載波函數(shù)為，所以調(diào)制后的函數(shù)表達(dá)式為：振幅調(diào)制是一種實(shí)用很廣的連續(xù)波調(diào)制方式。調(diào)幅信號(hào)X(t)主要有調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)組成。調(diào)幅器原理如圖1所示：圖一：調(diào)幅器原理框圖其中載波信號(hào)C(t)用于搭載有用信號(hào)，其頻率較高。幅度調(diào)制信號(hào)含有有用信息，其頻率比較低。3.2 解調(diào)相干解調(diào)就是將得到的調(diào)制后信號(hào)乘以載波函數(shù)， 然后通過低通濾波器， 就可以恢復(fù)出原始信號(hào)。 將原始信號(hào)做 fft 變換就可以得到其頻率特性。其原理框圖為：圖二：解調(diào)器原理框圖3.3 頻譜分析當(dāng)制信號(hào)f(t)為確定信號(hào)時(shí)，已調(diào)信號(hào)的頻譜為圖三：雙邊帶調(diào)幅頻譜圖3.4、功率譜密度分析通信中，調(diào)制信號(hào)通常是平

6、穩(wěn)隨機(jī)過程。其功率譜密度與自相關(guān)函數(shù)之間是一對(duì)付氏變換關(guān)系。這樣就可以先找到信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，然后通過付氏變換來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的功率譜密度。4、 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟4.1 繪制已知信號(hào)f(t) 根據(jù)f(t) 表達(dá)示，。由于函數(shù)是辛格函數(shù)故利用時(shí)間t與f(t)的關(guān)系，再利用subplot函數(shù)實(shí)現(xiàn)子圖的畫法，并且對(duì)所畫的圖做標(biāo)識(shí)，如標(biāo)題，幅度。具體圖形如圖4：圖四：已知信號(hào)波形4.2 繪制f（t）信號(hào)的頻譜已知信號(hào)f（t），現(xiàn)在我們可以將其做 fft 變換，具體可以取40000個(gè)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。并且運(yùn)用算法yw=2*/40000*abs(fftshift(yk)，fw=-25000:24999/50000*fs 將

7、信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)到頻域，運(yùn)行程序，如下:圖五：已知信號(hào)波形的頻譜4.3 繪制載波的波形由給定的載波為，的出余弦信號(hào)的畫法，這樣再利用函數(shù)實(shí)現(xiàn)圖的畫法，并且對(duì)所畫的圖做標(biāo)識(shí)，如標(biāo)題，幅度，時(shí)間。具體圖形如圖6：圖六：載波信號(hào)4.4 繪制已調(diào)信號(hào)由于調(diào)制信號(hào)知：抑制載波雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制過程實(shí)際上就是調(diào)制信號(hào)與載波的相乘運(yùn)算。故此時(shí)將上述兩個(gè)信號(hào)相乘，就可以得出已調(diào)信號(hào)y4, y4=sinc(t.*200).*cos(2*.*fc.*t). 這樣再利用subplot函數(shù)實(shí)現(xiàn)子圖的畫法，并且對(duì)所畫的圖做標(biāo)識(shí)，如標(biāo)題，幅度，時(shí)間。具體圖形如圖7：圖七：已調(diào)信號(hào)4.5 繪制已調(diào)信號(hào)頻譜已知y4=sinc(t.

8、*200).*cos(2*.*fc.*t)，現(xiàn)在我們可以將其做 fft 變換，具體可以取4000個(gè)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。并且運(yùn)用算法yw=2* /4000*abs(fftshift(yk)，fw=-2500:2499/5000*fs， 將信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)到頻域， 通過 abs 函數(shù)求出其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的模，運(yùn)行程序，生成的圖下：圖八：已調(diào)信號(hào)頻譜圖4.6 繪制DSB-SC調(diào)制信號(hào)的功率譜密度調(diào)制信號(hào)通常是平穩(wěn)隨機(jī)過程。其功率譜密度與自相關(guān)函數(shù)之間是一對(duì)付氏變換關(guān)系。此時(shí)先求調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，利用命令c,lags=xcorr(y4,20)以及plot(lags/fs,c)以及plot(lags/fs,c)就可以實(shí)現(xiàn)

9、調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，此時(shí)將自相關(guān)函數(shù)求付氏變換，利用SDSBp=fft(c,5000； fw=-2500:2499/5000*fs；yw=2*/4000*abs(fftshift(SDSBp)即可實(shí)現(xiàn)，然后取絕對(duì)值可以實(shí)現(xiàn)。也可以用直接法直接求功率譜密度函數(shù)：yw=yw.*yw。運(yùn)行程序，生成的圖下：圖九：調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)圖與調(diào)制信號(hào)的功率譜密度圖 4.7繪制相干解調(diào)后的波形由抑制載波雙邊帶調(diào)幅的解調(diào)過程實(shí)際上實(shí)際是將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)同頻同相的載波。即y7=y4.*y3=sinc(t.*200).*cos(2*.*fc.*t)*cos(2*.*fc.*t).運(yùn)行程序，生成的圖下：圖十：相

10、干解調(diào)后的波形4.8 經(jīng)低通濾波器恢復(fù)信號(hào)用一個(gè)低通濾波器就可以恢復(fù)原始的調(diào)制信號(hào)，這種調(diào)制方法稱為相干解調(diào)。主要程序語句為n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)；b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn)；這樣可以實(shí)現(xiàn)求取階數(shù)n和傳遞函數(shù)的分子分母b,a；Wp=40/100; Ws=45/100; 這時(shí)的100是最高頻率的一半，而40則是在100/和45之間。Xl=5*filter(b,a,y7)。通過這樣可以使濾波后的波形失真更小。圖十一：濾波后的波形圖5、 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析1、 原始信號(hào)以及頻譜的分析：由于原始信號(hào)是辛格函數(shù)，所以經(jīng)過傅立葉變換后應(yīng)該是一個(gè)方波。頻率為100/

11、。故圖形如圖2。2、 由于載波信號(hào)為余弦，頻率為200HZ。故圖形如圖6。3、 對(duì)于已調(diào)信號(hào)則是由原信號(hào)與載波信號(hào)相乘的結(jié)果。由于辛格函數(shù)只是中間幅度大，故與載波信號(hào)相乘后，主要幅度仍然集中在0附近。此時(shí)在對(duì)已調(diào)信號(hào)求取頻譜，由已調(diào)信號(hào)可知，只是一個(gè)雙邊帶信號(hào)，而且頻率應(yīng)該在200HZ左右，而結(jié)果圖形如圖8所示，恰好與分析相吻合。此過程證明了雙邊帶調(diào)制過程中有頻譜的搬移。4、在求已調(diào)信號(hào)的的功率譜密度函數(shù)波形時(shí)，首先要求自相關(guān)函數(shù)。這一個(gè)過程即為兩個(gè)辛格函數(shù)的乘積。故如圖9所示。然后在把自相關(guān)函數(shù)經(jīng)過傅立葉變換，此時(shí)即可得到相應(yīng)的功率譜密度函數(shù)波形，如圖9所示，同樣也是將頻率搬移到200HZ附

12、近。5、最后將已調(diào)的信號(hào)通過乘以同頻同相的本地載波，即為相干解調(diào)。此時(shí)的波形沒有經(jīng)過低通濾波器，所以波形與原始信號(hào)有點(diǎn)不一致，如圖10所示。最后通過橢圓濾波器后，在設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整下，可以恢復(fù)出原始的信號(hào)。但要求本過程的參數(shù)選擇一定要合理，最到最理想，最后得出的波形去圖11所示。六、總結(jié)通過畫原始信號(hào)的波形，頻譜以及載波的波形并且分析兩個(gè)波形之間頻率的大小關(guān)系，再實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)的相乘，可以得出已調(diào)信號(hào)，并且利用傅立葉變換可以找到其頻譜。此時(shí)可以看出抑制載波雙邊帶調(diào)幅的實(shí)質(zhì)為頻譜的搬移。同時(shí)通過自相關(guān)函數(shù)，并且求自相關(guān)函數(shù)的傅立葉變換就可以實(shí)現(xiàn)功率譜密度函數(shù)波形的畫法。最后將已調(diào)信號(hào)與載波信號(hào)相乘經(jīng)

13、過低通濾波器作相干解調(diào)，就可以恢復(fù)出原始信號(hào)。對(duì)橢圓濾波器的參數(shù)做調(diào)整，則可以改變其恢復(fù)信號(hào)的準(zhǔn)確度。而抑制載波雙邊帶調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)在于可以提高效率，減少干擾。7、 體會(huì)本設(shè)計(jì)要求采用matlab或者其它軟件工具實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）和解調(diào)，并且繪制相關(guān)的圖形。通過設(shè)計(jì)完成了題目的要求。 本次設(shè)計(jì)，首先針對(duì)題目進(jìn)行分析，將所涉及的波形，頻譜及相關(guān)函數(shù)做了研究，大體上能夠把握了設(shè)計(jì)的流程以及思路。再通過查閱相關(guān)資料，能對(duì)相關(guān)的知識(shí)做正確的記錄，以便隨時(shí)查看。在問題的分析階段中，就原始信號(hào)的頻率和載波信號(hào)的頻率做了比較，確定了具體的方案后，在針對(duì)matlab中的有關(guān)畫圖處理函

14、數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析，這樣就提高了學(xué)習(xí)的針對(duì)性，同時(shí)節(jié)約了設(shè)計(jì)的時(shí)間。在設(shè)計(jì)過程中，充分的利用matlab的相關(guān)函數(shù)，如傅立葉變換，自相關(guān)函數(shù)以及橢圓濾波器的函數(shù)，使自己掌握了更多有用的函數(shù)。通過查看函數(shù)的用法以及例題，句可以正確的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的部分函數(shù)的編寫。同時(shí)本設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的通信原理中的自相關(guān)函數(shù)與功率頻密度函數(shù)的知識(shí)也在設(shè)計(jì)過程中得到了正確的理解，并且成功的實(shí)現(xiàn)了圖形的繪制。在設(shè)計(jì)過程中，也遇到了許多的困難。如原始波形的頻譜應(yīng)該是方波，可結(jié)果卻只是一條直線，經(jīng)過分析，原來是采樣點(diǎn)過少，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)也要隨時(shí)考慮到數(shù)字信號(hào)處理中所學(xué)的抽樣頻率必須大于兩倍信號(hào)譜的最高頻率（FS.2FH）以及抽樣點(diǎn)

15、數(shù)N大于M點(diǎn)的有限長(zhǎng)序列。這樣就成功的將matlab，通信原理和數(shù)字信號(hào)處理有機(jī)的結(jié)合在一起。此外在分析所設(shè)計(jì)的圖中，根據(jù)相關(guān)的通信原理知識(shí)可以對(duì)結(jié)果作出判斷，這樣就提高了自己的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)加深了對(duì)matlab的運(yùn)用。8、 參考文獻(xiàn)1. 曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理 . 清華大學(xué)出版社，2006年10月第24版2劉樹棠. 信號(hào)與系統(tǒng). 西安交通大學(xué)出版社2005年4月3 張威.MATLAB基礎(chǔ)與編程入門（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2008年1月4 陳懷琛，數(shù)字信號(hào)處理教程MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn).電子工業(yè)出版社，2004年12月附錄Matlable設(shè)計(jì)程序：t=-2:0.0001:2y

16、1=sinc(t*200)figure(1)plot(t,y1)title(已知信號(hào))xlabel(時(shí)間：s)ylabel(幅度)grid onxlim(-0.1,0.1)fs=3000 %信號(hào)頻譜y1=sinc(t*200)yk=fft(y1,50000) %對(duì)信號(hào)做傅立葉變換yw=2*pi/40000*abs(fftshift(yk) %頻譜搬移fw=-25000:24999/50000*fs plot(fw,yw)title(已知信號(hào)的頻譜)xlabel(頻率：hz)ylabel(幅度)grid onxlim(-50,50)y3=cos(2*pi*200*t)figure(3)plot(

17、t,y3)title(載波信號(hào))xlabel(時(shí)間：s)ylabel(幅度)grid onxlim(-0.02,0.02)y4=sinc(t*200).*cos(2*pi*200*t)figure(4)plot(t,y4)title(已調(diào)信號(hào))xlabel(時(shí)間：s)ylabel(幅度)grid onxlim(-0.02,0.02)fs1=1000 %已調(diào)信號(hào)頻譜yk=fft(y4,5000) %對(duì)信號(hào)做傅立葉變換yw=2*pi/4000*abs(fftshift(yk) %頻譜搬移fw=-2500:2499/5000*fs1plot(fw,yw,r-)title(已調(diào)信號(hào)的頻譜)xlabel(頻率：hz)ylabel(幅度)grid onxlim(-500,500)c,lags=xcorr(y4,200) %DSB信號(hào)自相關(guān)函數(shù)subplot(211) plot(lags/fs,c)title(DSB信號(hào)自相關(guān)函數(shù))xlabel(t)yl