课 程 设 计
课程设计名称：常规双边带调幅信号的仿真与分析 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 课程设计时间：
1 需求分析
调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。调制是使消息载体的某些特性随消息变化的过程。调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。 由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且是频谱资源得到充分利用。调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。接收机就可以分离出所需的频率信号，不致相互干扰。在振幅调制中，根据所输出已调波信号频谱分量的不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）、抑制载波的单边带调幅（SSB）等。AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。DSB是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波，保留携带有用信息的两个边带。SSB是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带，只传输一个边带的调制方式。不同的调制技术对应的解调方法也不尽相同。在分析信号的调制解调过程中系统的仿真和分析是简便而重要步骤和必要的保证。本次通信原理综合课程设计便是利用MATLAB对常规双边带调幅信号的仿真与分析。具体要求如下：
1．掌握双边带常规调幅信号的原理和实现方法。
2．用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源，设载波频率为10Hz，A＝2。
3．用MATLAB画出AM调制信号、该信号的功率谱密度、相干解调后的信号波形。分析在AWGN信道下，仿真系统的性能。
2 概要设计
2.1 幅度调制的一般模型
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2-1所示。
图2-1 幅度调制器的一般模型
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
（2-1）
（2-2）
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。
2.2 常规双边带调幅（AM）
2.2.1. AM信号的表达式、频谱及带宽
图2-2 AM调制器模型
AM信号的时域和频域表示式分别为
（2-3）
（2-4）
式中，为外加的直流分量；其平均值为0，即
。
可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为
AM信号的典型波形和频谱分别如图2-3（a）、（b）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
。
图2-3 AM信号的波形与频谱
由图2-3（a）可见，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。
是由载频分量和上、下两个边带组成。上
由频谱图可知，AM信号的频谱
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。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故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。
（2-5）
2.2.2 AM信号的功率分配及调制效率 AM信号在1电阻上的平均功率应等于
的均方值即为其平方的时间平均，即
的均方值。当
为确知信号时，
因为调制信号不含直流分量，即
，且
（2-6）
，所以
式中，
的一半。
（2-7）
为载波功率；
为边带功率，它是调制信号功率
由此可见，常规双边带调幅信号的平均功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率分量与调制信号有关，载波功率分量不携带信息。我们定义调制效率
（2-8）
显然，AM信号的调制效率总是小于1。
2.2.3 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为调制信号
。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
还原
（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2-4所示。