基于Simulink的通信系统建模与仿真

——模拟通信系统

姓 名：XX

完成时间：XX年XX月XX日

一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）

AM调制

AM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。AM调制原理框图如下

AM信号的时域和频域的表达式分别为

式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。

AM解调

AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。

AM相干解调原理框图如下。相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

AM包络检波解调原理框图如下。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。

DSB调制

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（DSB）。

DSB调制原理框图如下

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解调

DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图

SSB调制

SSB调制分为滤波法和相移法。

滤波法SSB调制原理框图如下所示。图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。

滤波法SSB调制的频域表达式

相移法SSB调制的原理框图如下。图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。

相移法SSB调制时域表达式如下。式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。

SSB解调

SSB只能进行相干解调。原理框图如下

二、Simulink仿真流程（完成的Simulink总体框图、每个模块所在位置及参数设置的说明，自定义模块的框图及参数）

AM模拟通信系统

AM框图（相干解调）

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数：截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

AM框图（包络检波解调）

信源参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数：截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

全波整流器参数参数：下限0 上限inf

DSB模拟通信系统

DSB框图

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数：截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

SSB模拟通信系统

滤波法USB框图

滤波法LSB框图

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

USB的BPF参数：下限频率100rad/s 上限频率110rad/s

LSB的BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率100rad/s

LPF参数：截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

相移法USB框图

相移法LSB框图

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

信源的希尔伯特变换参数：幅度1 频率10rad/s 相位3*pi/2

载波参数：幅度1 频率100rad/s

USB的BPF参数：下限频率100rad/s 上限频率110rad/s

LSB的BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率100rad/s

LPF参数：截止频率 10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

三、仿真结果（截取Simulink仿真的实验数据，并对这些结论进行说明）

AM相干解调波形（上:解调波形 下：信源波形）

AM包络检波解调波形(上：解调波形 下：信源波形)

DSB解调波形（上：解调波形 下：信源波形）

SSB滤波法上边带解调波形（上：解调波形 下：信源波形）

SSB滤波法下边带解调波形（上：解调波形 下：信源波形）

SSB相移法上边带波形（上：信源波形 下：解调波形）

SSB相移法下边带波形（上：信源波形 下：解调波形）

从波形图可以看出，不论是AM、SSB、DSB，由于系统模型经历多个模块，会造成一定的时延。解调过后的信号波形不仅有相位的延迟，而且在幅度上也低于信源波形。AM解调时，应注意滤除直流分量，AM相干解调减去的直流分量与计算结果相符，然而AM包络检波需要减去一个工程值，这个数值并非计算所能得出，需要进行仿真尝试得出。

四、性能分析与结论（根据上述仿真得出相应的系统性能的结论，并根据近两周Simulink的学习进行总结）

1.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，必须满足直流分量大于等于信源幅度，否则将出现过调幅现象而带来失真。

2.相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

3.包络检波解调电路简单，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。

4.相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号的所有频率分量严格相移，这一点即使近似达到也是困难的。

5.系统存在延迟，且解调后信号幅度变小，最好能对其进行放大。

6.高斯白噪声模块只能模拟噪声，而不能完全替代信号环境，可以考虑使用信道模块进行替换。