发布时间 : 星期四 文章模拟调制技术性能比较分析解析更新完毕开始阅读9fdfce686ad97f192279168884868762cbaebb1b
课 题：院 （系）：专 业：班 级：学生姓名：学 号：指导教师：
模拟调制技术性能比较
摘要
调制，在通信系统中的作用至关重要。所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。而模拟调制技术是非常重要的一种调制方式。本文主要运用MATLAB软件，通过写程序完成模拟调制技术（本文主要侧重线性调制）的仿真，并对仿真结果进行分析，比较模拟调制技术性能。
关键字：线性调制 AM调制 DSB调制 SSB调制 MATLAB仿真
一、通信系统仿真设计的目的和要求
1、目的：以MATLAB作为编程和通信仿真的工具，通过仿真，加深对通信原理知识的理解，同时，掌握利用MATLAB来进行通信仿真设计的基本方法。
2、具体要求如下：模拟调制技术性能比较的仿真设计
给定单音信号m(t)?2cos2?t，载波s(t)?Acos20?t；请按原理及给定条件和要
求，借助MATLAB设计一模拟通信系统：
①当采用AM调制时，A取2；
②当采用DSB和SSB调制时，A取1；
③解调时，加入经接收端带通滤波后，功率为0.1的窄带高斯白噪声。 ④AM解调时要用相干解调与包络检波；
⑤包络检波时：取R=50Ω，C分别为2μF，20μF和0.2μF；电路结构见下图。
⑥按要求仿真并画出各种调制及解调后的信号波形图；
⑦分析比较各种技术的性能；
⑧调用的子程序必须能运行并与主程序能有效连接。
二、幅度调制（线性调制）的原理
幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图1所示。 图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为
式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。
由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。
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在图1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。
（1）常规双边带调幅（AM）
1. AM信号的表达式、频谱及带宽 AM调制器模型如图2所示。假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。AM信号的时域和频域表示式分别为
可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值
式中，为外加的直流分量；为0，即
。
AM信号的典型波形和频谱分别如图3所示，图中假定调制信号的上限频率为
。显然，调制信号的带宽为
。
由图可知，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足
，否则将出现过调幅现象而
带来失真。
由频谱可以看出，AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即
式中，为调制信号的带宽，为调制信号的最高频率。
2. AM信号的解调
调制过程的逆过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号信号。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。 （1）相干解调 由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的原理框图如图4所示。将已调信号乘上一个与调制器
2
还原为调制
同频同相的载波，得
由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号
想干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的的载波。如果同频同相位条件得不到满足，则会破坏原始信号的回复。
（2）包络检波法
由的波形可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。一个二极管峰值包络检波器如图5所示，电路由二极管D、电阻R和电容C组成。当RC满足条件
时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即
隔去直流后即可得到原信号。
包络检波法属于非相干解调法，其特点是：解调效率高，解调器输出近似为相干解调的2倍；解调电路简单，特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实现难度。故几乎所有的调幅（AM）式接收机都采用这种电路。
综上所述，可以看出，采用常规双边带幅度调制传输信息的好处是解调电路简单，可采用包络检波法。缺点是调制效率低，载波分量不携带信息，但却占据了大部分功率，白白浪费掉。如果抑制载波分量的传送，则可演变出另一种调制方式，即抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）。
（2）抑制载波的双边带调幅（DSB）
1. DSB信号的表达式、频谱及带宽
在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB）调制信号，简称双边带（DSB）信号。
DSB调制器模型如图6所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为
DSB信号的包络不再与的变化规律一致，因此不能进行包络检波，需采用相干解调；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， 即
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