基于Matlab 的单边带调幅电路仿真

西南科技大学

专业综合设计报告

课程名称：电子专业综合设计

设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真

姓名：

学号:

班级：电子0902

指导教师：郭峰

起止日期：2012.11.1-2012.12.30

西南科技大学信息工程学院制

专业综合设计任务书学生班级：电子0902 学生姓名：邓彪学号：20095885

设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真

起止日期：2012.11.1-2012.12.30指导教师：郭峰

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专业综合设计考勤表

专业综合设计评语表

基于Matlab的单边带调幅电路仿真

一、设计目的和意义

1．加深理解模拟线性单边幅度调制（SSB）的原理。

2．熟悉MATLAB相关函数的运用。

3．掌握参数设置方法和性能分析方法。

4．掌握产生单边调幅信号的方法和解调的原理。

5．通过利用MATLAB实现单边调幅信号的调制和解调了解相干解调的重要性。

二、设计原理

1．SSB调制原理

信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号,实现频率的搬移,使有用信号容易被传播。单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。

单边带调幅方式是指仅发送调幅信号上、下边带中的一个信号。

双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。

产生单边带调幅信号的方法有：滤波法、相移法。

2. 滤波法

滤波法产生SSB信号的模型如下图所示

图2.1 滤波法调制图

LPF、HPF需要理想的形式 ,但是实际上是做不到的 ,过渡带不可能是0。

因此需要采用多级调制[6]。

采用二级调制的系统框图如下图所示

图2.2 二级调制模型图

工作原理:当频率较低的时候,滤波器具有陡峭的频率,因此1H 是一个截止频率点较低的低通或高通滤波器。是一个带通滤波器,通常截止频率点选得较高。二次调制的调制频率需满足:载波信号)(1t M 的频率+载波信号)(2t M 的频率=c 。

用滤波法形成上边带信号的频谱图如下图所示

图2.3 滤波法形成上边带信号的频谱图

滤波法的技术难点是边带滤波器的制作。因为实际滤波器在载频处都不具有陡峭的截止特性，而是有一定的过渡带[8]。

3. 移相法调制

SSB 信号的频域表示直观、简明，但其实域表示时的推导比较困难，需借助希尔伯特变化来表示。

设单频调制信号为

t A t m c m Ω=cos )( （2.1）

载波为 t t c c ωc o s )(= （2.2） 则DSB 信号的时域表示式为

t t A t S c c m D SB ωcos cos )(Ω=

= t A t A c c m c c m )cos(2

1

)cos(21ωω-Ω++Ω （2.3） 保留上边带，则有

t A t S c c m USB )cos(2

1

)(ω+Ω=

t t A t t A c c m c c m ωωs i n s i n 2

1c o s c o s 21Ω-Ω=

（2.4） 保留下边带，则有

t A t S c c m LSB )cos(2

1

)(ω-Ω=

t t A t t A c c m c c m ωωs i n s i n 2

1c o s c o s 21Ω+Ω=

（2.5） 式中：“-”表示上边带信号；“+”表示下边带信号。 利用希尔伯特变换可把上式改写为

t t A t t A t S c c m c c m SSB ωωsin sin 2

1

cos cos 21)(ΩΩ=

（2.6） 移相法产生SSB 信号的模型如下图所示

图2.4 移相法调制图

图中-2π

为相移网络; t c ωcos 经过相移网络后,输出为t c ωsin 。)(t m 经过相移网络后,将所有的频率成份移相-2π

,实际上是一个希尔波特(Hilbert )变换(也可以用一个宽带相移网络来代替) 。

4. 单边带信号的解调

所谓解调就是把接收来的SSB 信号经过处理 ,滤掉载波成分,使之还原成发射之前的有用的信息。即由)(t S SSB 变成)(t m 的过程。

SSB 信号的解调方法——相干解调法

相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质是一样的，均是频谱搬移。调制是把基带信号的频谱搬到载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现[10]。解调则是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的频谱搬回到原始基带位置。因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。

相干解调方法的模型如图3.4所示

图2.5 相干解调法模型图

下面从时域和频域两个角度进行分析 时域分析

t t S t S c SSB P ωcos )()(=

t t t m t t m c c c ωωωc o s ]s i n )('c o s )([±=

)2s i n ()('21

)]2cos()()([21t t m t t m t m c c ωω++= （2.7）

经滤波器后,输出为

)(2

1

)(0t m t m =

（2.8）

频域分析

)]()([2

1

)(c c SSB c c SSB c P S S S Ω-+Ω+=Ωωω （2.9）

经滤波器后,输出为

)()()(0c LPF c P c H S M ΩΩ=Ω （2.10）

相干解调要求本地载波的频率和相位必须严格。

三、 详细设计步骤

1. 查阅MATLAB 相关函数的应用，根据设计要求利用matlab 产生我

们需要的信号。 Fc=100000hz

f=10000hz; %调制频率 a=2; %调制信号幅度

m2=a*cos(f*2*pi*t); %调制信号 b=3; %调频信号幅度 m1=b*cos(Fc*2*pi*t1); %调频信号

2. 利用MATLAB 相关函数对信号调制和解调

信号SSB 调制采用MATLAB 函数modulate 实现，其函数格式为：

Y = MODULATE(X,Fc,Fs,METHOD,OPT)

X 为基带调制信号，Fc 为载波频率，Fs 为抽样频率，METHOD

为调制方式选择，SSB 调制时为’amssb ’，OPT 在DSB 调制时可不选，Fs 需满足Fs > 2*Fc + BW ，BW 为调制信号带宽。

本次试验利用程序（lssb=y.*c+imag(hilbert(y)).*b; ）得到下边带信号。

SSB 信号解调采用MATLAB 函数ademod 实现，其函数使用格式为：

X = ademod (Y ,Fc,Fs,METHOD,OPT) Y 为SSB 已调信号，Fc 为载波频率，Fs 为抽样频率，METHOD