2022年抑制载波双边带调幅和解调的实现归类 .pdf

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1、西南科技大学课 程 设 计 报 告课程名称：数字通信课程设计设计名称：抑制载波双边带调幅和解调的实现姓名：学号: 班级：指导教师：起止日期：西南科技大学信息工程学院制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 课 程 设 计 任 务 书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：抑制载波双边带调幅（ DSB-SC ）和解调的实现起止日期：指导教师：设计要求：对于信号0sin (200 )| |( )0ctttf t其它（其中02t

2、s，载波为cos2cf t，200cfHz） ，用抑制载波的双边带调幅实现对信号进行调制和解调。要求：采用 matlab 或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅（DSB-SC）和解调，并且绘制：（1） 信号( )f t及其频谱；（2） 载波cos2cf t；（3） DSB-SC 调制信号及其频谱；（4） DSB-SC 调制信号的功率谱密度；（5） 相干解调后的信号波形。说明：采用 matlab实现时可以使用matlab工具箱中的函数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

3、- 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 课 程 设 计 学 生 日 志时间设计内容2011.6.21 查阅资料，确定方案2011.6.24 设计总体方案2011.6.25 看书复习抑制载波双边带调幅和解调的原理2011.6.28 查阅 matlab相关书籍2011.6.30 根据题目编写 m 文件，生成所需的图2011.7.2 检查2011.7.3 实验报告的撰写2011.7.4 答辩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 -

4、- - - - - - - - 课 程 设 计 考 勤 表周星期一星期二星期三星期四星期五课 程 设 计 评 语 表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 抑制载波双边带调幅（ DSB-SC）和解调的实现一、设计目的和意义设计目的： 通过做这个课程设计，掌握常用的软件的使用，能够把通信原理上面学习的一些理论知识经过软件设计出一个完整的抑制载波双边带调幅（DSB-SC ）和解调。设计意

5、义： 通过设计抑制载波双边带调幅（DSB-SC ）和解调，对通信原理中的抑制载波双边带调幅（ DSB-SC ）和解调能进一步深入理解和学习。把书上的理论通过自己的设计与现实的问题结合起来，在加强理论学习的同时增强了自己的动手能力。课程设计使我对通信系统的认识不再只是停留在书本上，通过软件仿真的结果与书上的结论相对比， 能够更加直观的理解书上的理论。 在做课程设计的同时， 进一步深入的学习了MATLAB的使用，认识到了MATLAB 在通信系统设计方面的优势。虽然还不能说完全掌握了它的使用，但是却对它产生了很大的兴趣，对以后的学习打下了坚实的基础。二、设计原理由 题 知调 制 函 数 为0sin

6、(200 )| |( )0ctttf t其它（ 其 中02ts） ，载 波 函 数为( )cos(2)cc tf t，200cfHz，即( )cos(400)c tt所以调制后的函数是2sin(200 )*cos(400)0( )( )costcttDSBcsTf tw t其它，调制的原理图为：由于调制信号发发f(t)为确知信号，所以已调信号的频谱为11()()()22DSBccSwF wwF ww双边带调幅频谱如图b 所示：f(t) sDSB(t) =f(t)c(t) c(t)=cos(400 t) 图 a 抑制载波双边带调幅调制原名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

7、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 图 b 抑制双边带调幅频谱分析已调信号频谱， 要恢复原始信号， 由于 DSB 是线性调制， 所以可以采用相干解调的方式来解调出原始信号，而相干解调是已调制的信号乘以同频同相的相干载波后，再经过低通滤波器，就可以恢复原始信号。其原理框图如下：S(t) f(t) c(t) 图 c DSB 解调原理框图最后关于功率谱密度的分析，通信中，调制信号通常是平稳随机过程。其功率谱密度与自相关函数之间是一对付氏变换关系。这样就可以先找到信号的自相关函数，

8、然后通过付氏变换来实现信号的功率谱密度。三、详细设计步骤（1）利用 matlab 绘制信号 f(t)及其频谱由于我们知道f(t) 表达示0sin (200 )| |( )0ctttf t其它，02ts。所以可以直接根据表达式画出信号f(t)的图形。而要画f(t)的频谱，根据 f(t)的表达示而 根据已调信号的表达示，求傅立叶变换来实现信号的频谱，设定适当的采样频率，取4000 个点来计算，可以用 matlab 函数 fft （x,N ） （N为采样点数）来求傅里叶变换，为了左后对称，可以通过频谱搬移来实现，具体代码和结果如下：LPF 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 图 1 原始信号 f(t)及其频谱M 文件：t=-2:0.001:2; y1=sinc(t*200); figure(1) subplot(1,2,1),plot(t,y1) title (已调信号发 f(t) xlabel(时间： s) ylabel(幅度) grid on xlim(-0.1,0.1) fs=200; y2=sinc(t*200); yk=fft(y2,4000); yw=abs(fftshift(yk); fw=-2

10、000:1999/4000*fs; subplot(1,2,2),plot(fw,yw) title(已知信号 f(t)的频谱 ) xlabel(频率： Hz) ylabel(幅度) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - grid on xlim(-50,50) （2）绘制载波由给定的载波表达式cos2cf t，200cfHz，可以由 matlab直接绘制载波图形，具体代码和结果如下：图 2 载波 cos(400t)

11、的波形M 文件： t=-0.01:0.0001:0.01; y3=cos(2*pi*200*t); plot(t,y3) title(载波信号 ) xlabel(时间：s) ylabel(幅度) grid on （3）绘制 DSB-SC 调制信号及频谱由上面设计原理得DSB-SC调制信号表达式为2sin(200 )*cos(400)0( )( )costcttDSBcsTf tw t其它，可以直接用 matlab直接画出图形。 而根据已调信号的表达示，求傅立叶变换来实现信号的频谱，设定适当的采样频率，取4000 个点来计算，可以用matlab 函数 fft （x,N ） （N为采样点数）来求傅

12、里叶变换，为了左后对称，可以通过频谱搬移来实现，具体代码和结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 图 3 DSB-SC 调制信号及频谱M 文件：t=-2:0.00001:2; y4=sinc(t*200).*cos(2*pi*200*t); subplot(1,2,1) plot(t,y4) title(已调信号 ) xlabel(时间： s) ylabel(幅度) grid on xlim(-0.03,0.

13、03) fs1=200; t=-2:0.001:2; y4=sinc(t*200).*cos(2*pi*200*t); yk=fft(y4,4000); yw=abs(fftshift(yk); fw=-2000:1999/4000*fs1; subplot(1,2,2),plot(fw,yw); title(已调信号的频谱 ) xlabel(频率： Hz) ylabel(幅度) grid xlim(-100,100) （4）绘制 DSB-SC 调制信号的功率谱密度通信中，调制信号通常是平稳随机过程。其功率谱密度与自相关函数之间是一对付氏变换关系。此时先求调制信号的自相关函数，利用命令c,la

14、gs=xcorr(y4,20)以及名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - plot(lags/fs,c)就可以实现调制信号的自相关函数，此时将自相关函数求付氏变换。图 4 DSB-SC 调制信号的自相关函数和功率谱密度M 文件： fs=200; c,lags=xcorr(y4,200); %DSB 信号自相关函数 ,200 表示自相关函数时间 subplot(1,2,1) plot(lags/fs,c) title(D

15、SB信号自相关函数 ) xlabel(t) ylabel(Rw(t) grid on SDSBp=fft(c,4000); %DSB 功率谱fw=-2000:1999/4000*fs; yw=abs(fftshift(SDSBp); subplot(1,2,2) plot(fw,yw) title(DSB信号功率谱密度 ) xlabel(w) ylabel(Rxx(t) grid on （5）绘制相干解调后的信号波形由抑制载波双边带调幅的解调过程实际上实际是将已调信号乘上一个同频同相的载波。即 y5=sinc(t5*200).*cos(2*fc*t).*cos(2* *fc*t)。再用一个低通

16、滤波器就 可以 恢 复 原 始 的 调 制 信 号， 这 种 调 制 方 法 称 为 相干 解 调 。 主 要 程 序 语 句为n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)；b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn)；这样可以实现求取阶数n和传递函数的分子分母b,a ；经多次验证， Rp=0.2，Rs=40 ，Wp=0.04 ，Ws=0.1时，滤波后得出的图形最完美，通过这样可以使滤波后的波形失真更小。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 -

17、 - - - - - - - - M 文件：t=-2:0.0001:2; y3=cos(2*pi*200*t); y4=sinc(t*200).*cos(2*pi*200*t); y5=y4.*y3;% 解调信号subplot(1,2,1) plot(t,y5) title(乘上同频同相本地载波的信号) xlabel(时间： s) ylabel(幅度) grid on xlim(-0.03,0.03) Rp=0.2; Rs=40; Wp=0.04; Ws=0.1; % n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs); %阶数 n b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn); %传递函数分

18、子分母b,a xl=5*filter(b,a,y5); subplot(1,2,2); plot(t,xl); title(相干解调后恢复的信号 ); xlabel(时间单位 :s); ylabel(幅度); grid on; xlim(-0.03,0.03) 四、设计结果及分析（1）原始信号以及频谱的分析：由于原始信号是辛格函数，所以经过傅立叶变换后名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 应该是一个方波。（2）由于

19、载波信号为余弦，故图形如图2，频率为 200HZ 。（3）对于已调信号则是由原信号与载波信号相乘的结果。由于辛格函数只是中间幅度大，故与载波信号相乘后， 主要幅度仍然集中在0 附近。此时在对已调信号求取频谱，由已调信号可知，只是一个双边带信号，而且频率应该在200HZ左右，而结果图形如图3 所示，恰好与分析相吻合。此过程证明了双边带调制过程中有频谱的搬移。（4）在求已调信号的的功率谱密度函数波形时，可间接来求，即首先要求自相关函数。这一个过程即为两个辛格函数的乘积。故如图4 所示。然后在把自相关函数经过傅立叶变换，此时即可得到相应的功率谱密度函数波形，如图4 所示，同样也是将频率搬移到 200

20、HZ附近。（5）最后将已调的信号通过乘以同频同相的本地载波，再经过低通处理，即为相干解调。此时的波形没有经过低通滤波器， 所以波形与原始信号有点不一致，如图 5 所示。最后通过椭圆滤波器后，在设计参数的调整下，可以恢复出原始的信号。但要求本过程的参数选择一定要合理，最到最理想，最后得出的波形去图5 所示。综上所述，通过画原始信号的波形，频谱以及载波的波形并且分析两个波形之间频率的大小关系，再实现两个函数的相乘，可以得出已调信号，并且利用傅立叶变换可以找到其频谱。此时可以看出抑制载波双边带调幅的实质为频谱的搬移。同时通过自相关函数，并且求自相关函数的傅立叶变换就可以实现功率谱密度函数波形的画法。

21、最后将已调信号与载波信号相乘经过低通滤波器作相干解调，就可以恢复出原始信号。对椭圆滤波器的参数做调整，则可以改变其恢复信号的准确度。而抑制载波双边带调幅的优点在于可以提高效率，减少干扰。五、体会通过本次课程设计，我学到了很多，很发现了很多自己的不足之处。例如，对通信原理和数字信号处理的理论知识掌握的还很不扎实，一知半解的，这导致我做课程设计的时候遇到了很多问题。 还有 matlab 的使用也遇到了一些问题， 虽然我曾经学过 matlab的相关课程，但是真正运用起来的时候，有些小细节就体现出来了，比如乘和点乘的区别就有些弄不清楚了，这些都是需要在以后的学习中进一步改正的。人都是在逆境中成长的，通

22、过自己十多天的查阅书籍和询问同学，最后把想要的结果还是做出来了，这不仅提高了我的这方面的相关知识，同时也让我知道对知识要有温故而知新的严谨态度。六、参考文献1. 曹志刚，钱亚生 . 现代通信原理. 清华大学出版社， 2006 年 10 月第 24 版2. 张志涌 . 精通 matlab6.5 版. 北京航天航空大学出版社，2005 年 8 月3 程佩青 . 数字信号处理教程 . 清华大学出版社， 2006年 10 月4 刘树棠 . 信号与系统 . 西安交通大学出版社2005 年 4 月5 刘毅敏 . 基于 matlab 的调制解调器的设计 . 武汉科技大学6 郭文彬 . 通信原理基于 matlab 的计算机仿真 . 北京邮电大学出版名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -