模拟信号幅度调制与Matlab仿真.pdf

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1、模拟信号幅度调制与Matlab仿真作者：蛙蛙通信调制，顾名思义，是指用调制信号（基带信号）去控制载波信号，改变载波某些参数的过程。通过调制，不仅可以实现信号的频谱搬移，而且参数设计合理时，还能将改善系统传输的有效性和可靠性，所以调制过程在通信中占据着非常重要的部分。本文将讨论模拟信号幅度调制（AM）解调过程中的性能。幅度调制使用调制信号去控制载波的振幅，使载波的振幅按照调制信号去变化的过程。幅度调制的一般模型如下图(1)所示：m(t)S(t)Xh(t)cos(ω?t)图(1)幅度调制一般模型如图(1)所示，调制信号为m(t)，假定调制信号的频谱为M(ω)，载波为cos(ω?t)，滤波器h

2、(t)的频谱为H(ω),已调信号为S(t)，则S(t)的时域表达式和频域表达式如下：S(t)=?(?)cos(ω?t)*h(t)式(1)1S(ω)=[?(?−??)+?(?+??)]?(?)2式(1)中，*表示为卷积运算。由式(1)可知，载波信号的幅度被调制信号m(t)控制，在频谱结构上，实现了把调制信号的频谱进行左右搬移。由于这种频谱搬移是线性的，所以幅度调制是一种线性调制。本文将以MATLAB仿真结果的形式，来仿真调幅(AM)与解调，抑制载波双边带调制与解调(DSBSC)，单边带调制与解调(SSB)。调幅（AM）在图(1)中，令h(t)=δ(t)，即H(ω)=1，全通滤波器，m(t)

3、=m(t)+A0,其中A0为直流信号。则此时产生的信号S(t)即为调幅信号，记为???(?)。调幅信号的框图如下图（2）所示：m(t)+X???(?)?0cos(ω?t)图（2）调幅（AM）信号的基本框图S(t)=(?(?)+?0)cos(ω?t)式(2)1S(ω)=[?(?−??)+?(?+??)]+??0(?(?−??)+?(?+??))2从式(2)，我们可以看出，信号???(?)，是调制信号m(t)和直流分量?0之和，去改变载波分量的幅度所形成的信号，在频率域上，只是实现了简单的频谱搬移，完全保留了调制信号m(t)的特性。图（3）通过波形演示了调幅信号在时域上的一个形成过程。图（3

4、）AM信号波形的形成过程图(3)显示了AM信号的形成过程，该原理非常简单，即使没有学习过通信的知识，也能从图中看出，消息传送过程中，实际传送的信号是幅度。在接收端，只要解调出信号的包络，就能知道发送端所要发送的信息，实现原理非常简单。图(3)的信号的频谱如下图(4)所示：图(4)调制信号m(t)和已调信号的频谱以下举例说明AM信号的调制，解调过程。Ex.1:消息信号是[-5,5]内的随机整数，服从均匀分布，产生的时间间隔为1s，及在1s的时间内，只产生一个符号。用AM方法调制载波为cos2π??t。假设??=100，?0=6，t~[0,10],求1）消息信号和已调信号的波形2）消息信号和

5、已调信号的频谱3）已调信号的功率和调制效率4）用包络检波器解调该信号，画出原始信号和解调信号5）假设调制信号通过AWGN信道，信噪比为20db，画图解调后的信号和原始信号编写相应matlab函数，matlab仿真如下：1）图(5)2）图(6)3）调制效率为23%>>etaeta=0.23064）5）图(7)由以上可以看出，虽说AM实现原理简单，调制和解调时，均可以通过简单的计算，就可以得出想要的结果。但是，缺陷也是很明显的。从以上例子的计算中，我们发现：1）AM信号的调制效率很低，只有大概20%，这对于移动台这种需要省电来增加工作时间的来说是非常不利的，即AM功耗高2）AM信号的抗干扰能

6、力差，从以上例子可以看出，即使在SNR为20db这种信道环境相对较好的信道下，信道环境也差。3）从频谱利用率角度，上边带与下边带所传输的信号实际是一样的，所以实际传输信号的带宽是调制信号带宽的两倍本文以下章节将会讲解如何改善以上的问题。抑制载波双边带调制(DSBSC)上一章节中，AM信号的功率如下：???=???2(?)=[?0+??]2???2???=?20???2???+?2(?)???2???+2?0?(?)???2???通常假设调制信号没有直流分量，则m(t)的平均值为0.则上式可简化为?20?2(?)???=+=??+??式(3)22由式(3)可以看出，调幅信号(AM)中，??

7、直流信号的功率占据了绝大部分，所以，导致了调制效率很低。如果不要AM中的直流分量，继续用包络检波的方法，会有什么问题？DSBSC的思路即为令A0=0，此时，就能解决该问题1）,调制效率低的问题。调制信号的调制过程与AM的相同，这里不做过多描述，读者可将下图与AM信号的过程相比较。图(7)DSBSC调制信号图(8)DSBSC已调信号图(9)DSBSC幅度谱DSBSC的信号，因为包络已经反映不出信号本身的状态，所以此时不能用包络检波简单