基于MATLAB&simulink的DSB系统的研究与仿真讲解23503.pdf

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1、 课程设计 班 级：姓 名：学 号：指导教师：成 绩：原理 数字 课程设计报告 电子与信息工程学院 信息与通信工程系 1 基于 MATLAB/simulink 的 DSB 系统的研究与仿真【摘要】本课程设计用于实现DSB信号的调制解调过程。信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程，即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制与解调方式往往决定了一个通信系统的性能。双边带 DSB信

2、号的解调采用相干解调法，这种方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。仿真过程主要运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计进行 DSB调制与相干解调系统仿真。在本次课程设计中先根据 DSB调制与解调原理构建调制解调电路，从 Simulink工具箱中找所各元件，合理设置好参数并运行，其中可以通过不断的修改优化得到需要信号，并分析对信号的影响，最后通过对输出波形的分析得出DSB调制解调系统仿真是否成功。【关键字】DSB；MATLAB；Simulink；相干解调 2 目录 1.背景知识.3 1.1 DSB系统理论.3 1.1.1 DSB调制理论.3 1.1.2 DSB解调理论.4

3、 1.2 利用 MATLAB/Simulink仿真的优点.5 2.仿真系统模型设计.6 2.1 DSB系统模型框图.6 2.2预期效果.7 3.仿真.8 3.1M 文件仿真.8 3.2 Simulink仿真.9 3.2.1模型建立.9 3.2.2参数设置.10 3.3仿真波形.12 3.3.1M文件仿真波形.12 3.3.2 Simulink仿真波形.13 4.结果分析.14 5.心得体会：.14 参考文献：.16 3 1.背景知识 1.1 DSB系统理论 1.1.1 DSB调制理论 假定调制信号()m t的平均值为 0，与载波相乘，即可形成 DSB信号，其时域表达式为 ttmscDSBcos

4、)(（1.1.1-1）式中，()m t的平均值为 0。DSB的频谱为)(21ccDSBMMS (1.1.1-2)除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故 DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与 AM 信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB信号的波形和频谱分别如图 1.1 图1.1DSB信号的波形与频谱 4 1.1.2 DSB解调理论 因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是 100%，即全部功率都用于信息传输。但由于 DSB信号的包络不再与 m(t)成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调。图1.2 DSB信号相干解调模型 图

5、 1.2中 SL(t)为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。即频率相同时域分析如下：t2cos)(21)(21tm(t)cos(t)S(t)S(t)cc2LDSBptmtmS （1.1.2-1）Sp(t)经过低通滤波器 LPF，滤掉高频成份，)(tmo为)(21)(tmtmo (1.1.2-2)频域分析如下：)(S)-(21)(cDSBcDSBpSS (1.1.2-2)(21)H()(S)(poMM (1.1.2-3)式中的 H()为 LPF的系统函数。频域分析的过程如图 1.3所示。图1.3DSB信号相干解调过程示意图 5 1.2 利用 MATLAB/Simulink仿真的优

6、点 MATLAB是一种可交互式使用又能解释执行的计算机编程语言，利用简单的命令，能快速完成其他高级语言只有通过复杂编程才能实现的数值运算和图形显示。Simulink是建立在 MATLAB基础上的动态系统仿真工具。利用 MATLAB工具箱可以快速完成各类数值计算、符号计算和数据可视化等任务，可以解决有关线性代数、矩阵分析、微积分、微分方程、信号与系统、信号分析与处理、系统控制等领域的问题；利用 Simulink机器模块库，则能够方便地创建各种动态系统的模型并进行仿真，可以用来仿真线性系统、非线性系统、连续系统、离散系统、连续和离散的混合系统、多速率采样系统以及单任务或多任务的离散事件驱动系统。通

7、过Simulink，用户可以快速的构建和运行仿真模型，根据仿真结果分析系统性能，并且从中分离出影响系统性能的关键因素，找出最优的系统配置方案。Simulink是一种可视化工具。构架在 Simulink基础之上的其他产品扩展了 Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与 MATLAB紧密集成，可以直接访问 MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。通信原理是通信专业的一门极为重要的专业基础课，由于内容抽象，基本概念较多，是一门难度较大的课程，要想学好并非易事。采

8、用 Matlab及 Simulink作为辅助教学软件，摆脱了繁杂的计算，可以使我们对书本上抽象的原理有进一步的感性认识，加深对基本原理的理解。6 2.仿真系统模型设计 2.1 DSB系统模型框图 在 AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波抑制，只需在将直流0A去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）。DSB调制器模型如图2.1-1所示。图2.1 DSB调制器模型 其中，设正弦载波为 0()cos()cc tAt (2.1-1)式中，A 为载波幅度；C为载波角频率；0为初始相位（假定0为 0）。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到

9、载频位置。解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。相干解调的原理框图如图 2.1-2所示：图2.2相干解调器的数学模型 7 2.2预期效果 本课程设计希望以MATLAB以及 Simulink模块作为仿真环境模拟 DSB系统的调制与解调，以低频正弦信号作为基带信号，高频正弦信号作为载波信号，编写 M 文件程序并运行得到调制与解调的波形，在 Simulink中搭建 DSB系统模型并通过示波器模块观察波形，然后使调幅波通过信道之后完成解调，比较解调波形与原基带信号的波形，并作分析。8 3.

10、仿真 3.1M 文件仿真 通过 MATLAB编程仿真实现对 DSB系统的模拟，其中基带信号频率f=1kHz，载波频率 f=40kHz。M 文件程序如下：%*%对基带信号进行设置%*dt=0.001;%时间采样间隔 fmax=1;%信源最高频率 fc=40;%载波中心频率 T=5;%信号时长 t=0:dt:T;%步长设置 mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t);%信源%*%DSB 调制%*s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);%DSB 调制%*%信号频谱%*f,sf=FFT_SHIFT(t,s_dsb);%求调制信号的频谱 PSD=(abs(sf).2)/T;%求调制

11、信号的功率谱密度%*%对 DSB 与频谱的作图%*mtt=s_dsb.*cos(2*pi*fc*t);figure(1)subplot(311)plot(t,s_dsb);hold on;%画出DSB 信号波形 plot(t,mt,g-);%标示9 mt 的波形 title(DSB 调制信号及其包络);xlabel(t);subplot(312)plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(DSB 信号功率谱);xlabel(f);subplot(313)plot(t,mtt);title(DSB 解调信号);3.2 Simulink仿真 3.2.1

12、模型建立 3.1Simulink模型 10 3.2.2参数设置 图3.2载波参数设 图 3.3调制信号参数设置 11 图 3.4带通滤波参数 图 3.5低通滤波器参数 12 图 3.6系统参数设置 3.3仿真波形 3.3.1M文件仿真波形 图 3.1M文件仿真波形 13 3.3.2 Simulink仿真波形 图 3.2调制系统波形 图 3.3解调波波形 14 4.结果分析 图 3.3.2-1信号调制波形图中，三路信号波形，第一路为基带信号，第三路为载波，第二路为调制的 DSB波形。从图中可以清楚地看出，双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。在调制信号零点前处已调波的相位发生了 18

13、0的突变。在调制信号的正半周期内，已调波的高频相位与载波相同，在调制信号的负半周期内，已调波的高频相位与载波相反。并且双边带的带宽为基带信号的两倍。对比解调波和原基带信号可以看出，両信号波形基本一致说明 DSB系统仿真成功，但前提是信道为理想信道，当信道中存在少量噪声时，解调波性和调制波形会有一定差异，但大体形状应该一样。5.心得体会：本次课程设计在刚开始的过程中无从下手，手忙脚乱，时间又紧，并且对用软件仿真来实现DSP系统设计也完全没有概念。通过这次课程设计使我能够比较系统的解决理论知识，掌握DSP系统的工作原理及DSP系统的工作工程，学会了使用仿真软件Matlab，并学会通过应用软件仿真来

14、实现某些通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能。通过这次课程设计还让我知道了，我平时所学的知识如果不加以实践的话，等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。15 总的来说，这次课程设计让我收益颇多，不仅让我更深一步理解书本的知识，提高我的分析问题和解决问题的能力，而且让我体会到团队的重要性。16 参考文献：1 樊昌信等，通信原理（第 6 版），国防工业出版社 2 曹志刚等，现代通信原理，清华大学出版社 3(美)John G.Proakis著 张力军等译，数字通信，电子工业出版社 4社武林，高频电路原理与分析M西安电子科技大学出版 2000.13-15 5李建新，现在通信系统分析与仿真 MATLAB通信工具箱M。西安电子科技大学出版社.2002.