抑制双边带DSB调幅电路的设计
1. 摘要
抑制双边带调制方式广泛应用于彩色电视和调频-调幅立体声广播系统中。
在通信系统中, 从消息变换过来的信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量(例如语音信号),如果将这些信号在信道中直接传输,则会严重影响信号传输的有效性和可靠性。
因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。
在通信系统的发射端通常需要调制过程,将信号的频谱搬移到所希望的位置上,使之转化成适合信道传输或便于信道多路复用的以调信号。
而在接收端则需要解调过程,以恢复原来有用的信号。
调制解调过程常常决
定了一个通信系统的性能。
随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展, 可以使用数字化方法实现调制与解调的过程。
同时调制还可以提高性能,特别是抗干扰能力,以及更好的利用频带。
2. 设计目的
设计目的：本设计要求采用matlab实现对信号进行抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调,要求如下：
1、用simulink对系统建模。
2、输入模拟话音信号观察其输出波形。
3、对所设计的系统性能进行仿真分析。
4、对其应用举例阐述。
3. 设计原理
3.1调制与解调的 MATLAB 实现
调制在通信过程中起着极其重要的作用: 无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的,调制过程可以将信号的频谱搬移到容易一电磁波形式辐射的较高频范围;此外,调制过
程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上,实现多路复用,不至于互相干扰。
V主要有调制信号和载波信振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。
调幅信号DSB
号组成。
调幅器原理如图3-1-1所示:
图3-1-1调幅器原理框图
其中载波信号c(t)用于搭载有用信号,其频率较高。
幅度调制信号g(t)含有有用信息,频率较低。
运用 MATLAB 信号 g(t)处理工具箱的有关函数可以对信号进行调制。
对于信号 x(t),通信系统就可以有效而可靠的传输了。
在接收端，分析已调信号的频谱，进而对它进行解调，以恢复原调制信号。
解调器原理如图3-1-2所示：
图3-1-2解调器原理框图
对于调制解调的过程以及其中所包含的对于信号的频谱分析均可以通过 MATLAB 的相关函数实现。
3.2频谱分析
当调制信号f(t)为确定信号时,已调信号的频谱为f=1/2F(ω+cω)+1/2F(ω-cω),双边带调幅频谱如图3-2所示:
图3-2双边带调幅信号频谱图
抑制载波的双边带调幅虽然节省了载波功率,但已调信号的频带宽度仍为调制信号的两倍,与常规双边带调幅时相同。
4. 详细设计步骤
4.1利用matlab绘制已知信号f(t)
根据f(t)表达式：f(t)=sint利用时间t与f(t)的关系，再利用subplot函数实现此图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度。
对所画的图进行编辑网格线（通过输入语句得到）。
具体图形如下图4-1所示：
图4-1已知信号的波形
M文件：
t=[0:pi/100:2*pi];
y=sin(t);
plot(t,y)
title('已知信号')
xlabel('时间')
ylabel('幅度')
grid on
4.2利用matlab绘制载波信号
由给定的载波得出正弦信号的画法，并且知道载波信号函数为sin（30*t）这样再利用subplot函数实现此图的画法，并且对所画的图做标识，如标题，幅度，时间。
具体图
如下图4-2所示：
图4-2载波信号
M文件：
t=[0:pi/100:2*pi];
y=sin(30*t);
plot(t,y)
title('载波信号')
xlabel('时间')
ylabel('幅度')
grid on
4.3利用 matlab 绘制已调信号
由调制信号知:抑制载波双边带调幅的调制过程实际上就是调制信号与载波的相乘运算。
故此时将上述两个信号相乘,就可以得出已调信号y=sinc(t).*sin(30*t)。
这样再利用 subplot 函数实现子图的画法, 并且对所画的图做标识,如标题,幅度,时间。
具体图形如图4-3所示：
图4-3已调信号波形
M文件：
t=[0:pi/100:2*pi];
y=sin(t).*sin(30*t);
plot(y)
title('已调信号')
xlabel('时间')
ylabel('幅度')
grid on
4.4利用matlab绘制相干解调后的波形
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 y=sin(t).*sin(30*t)此时解调图形如图4-4所示：
图4-4乘上同频同相的载波后的信号波形
M文件：
t=[0:pi/100:2*pi];
y=sin(t).*sin(30*t).*sin(30*t);
plot(t,y)
title('解调信号')
xlabel('时间')
ylabel('幅度')
grid on
再用一个低通滤波器就可以恢复原始的调制信号，这种调制信号，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;Wp=40/100;Ws=45/100;这时的100是最高频率的一半，而40则是在100/和45之间。
X1=5*filter(b,a,y7).通过这样可以使滤波器后的波形失真更小。
5. 对所设计的系统性能进行仿真分析
5.1Simulink建模
5.2观察仿真波形
图5-2-1原始信号
图5-2-2已调信号
图5-2-3恢复出的信号
图5-2-4载波信号
5.3结果分析
综上所述：通过已知信号f(t)的波形以及载波c(t)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。
最后将已调信号与载波信号
相乘经过低通滤波器LPF作相干解调，就可以恢复出原始信号。
经过matlab中subplot
函数绘图及simulink仿真结果可验证该抑制载波双边带调幅电路设计的准确无误。
抑制载波双边带调幅的优点在于可以提高效率，减少干扰。
总结：通过利用MATLAB程序实现了设计的要求，完成了对抑制双边带调幅的设计。
并用simulink建模及仿真。
6. 心得体会
本设计要求采用matlab实现对信号进行抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调,并且绘制相关的图形。
通过设计完成了题目的要求。
本次设计,首先针对题目进行分析,将所涉及的波形,频谱及相关函数做了研究,大体上能够把握了设计的流程以及思路。
再通过网上查阅相关资料,对资料丰富的网站进行收藏,以便随时查看。
在问题的分析阶段中,就原始信号的频率和载波信号的频率做了比较,确定了具体的方案后,再针对matlab中的有关画图处理函数进行学习和分析,请教了同组同学，着重学习了（subplot函数）这样就提高了学习的针对性,同时节约了设计的时间。
感觉受益匪浅。
在设计过程中,也遇到了许多的困难。
如语音输入信号wavread函数的调用，在阅读了很多次函数说明后仍然没能实现正确调用，最后在matlab论坛中阅读了大量的相关内容，找到了解决的办法，收获了知识还对matlab软件有了新的认识。
在设计时也要随时考虑到数字信号处理中所学的抽样频率必须大于两倍信号谱的最高频率(fs>2fh)以及抽样点数N大于M点的有限长序列。
这样就成功的将 matlab,通信原理和数字信号处理有机的结合在一起。
此外在分析所设计的图中,根据相关的通信原理知识可以对结果作出判断,这样就提高了自己的相关知识,同时加深了对matlab的运用。
总之,在本设计中,通过自己的努力,通过设计前后的分析,大大提高了自己解决问题的能力。
而在设计过程中通过对错误的改正,也加强了自己对双边带调制解调知识的理解, 这将对以后的学习工作有着很大的帮助。
同时本次设计也使我对matlab软件的强大有了更深刻的认识，今后会继续学习熟练运用该软件，会关注相关论坛，多学习一些书本上没有的知识，增强实践动手能力。
参考文献
[1] 程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社,2010年10月第三版
[2] 樊昌信，曹丽娜.通信原理.国防工业出版社,2010年2月第六版：86～89.
[3] 孙景琪.通信、广播电路与系统.北京工业大学出版社，1994年第一版：11～21.。