基于MATLAB的AM、DSB系統(tǒng)仿真

白皓文 林君

摘 要：AM、DSB調(diào)制是通信系統(tǒng)中最重要的、最基礎(chǔ)的調(diào)制之一。本文首先分析了AM、DSB調(diào)制的原理，然后運(yùn)用MATLAB仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)了這兩種調(diào)制的仿真模型。通過仿真，觀察了AM、DSB信號(hào)調(diào)制過程中各環(huán)節(jié)的時(shí)域和頻域波形。最后，在仿真基礎(chǔ)上分析比較了這兩種調(diào)制方式的性能。

關(guān)鍵詞：MATLAB;調(diào)制方式;AM;DSB

Abstract： AM modulation and DSB modulation is one of the most important and fundamental modulation in communication system. This paper first analyzed the principle of AM modulation and DSB modulation， then used MATLAB simulation platform to design the two kinds of modulation simulation model. The time domain and frequency domain waveforms of AM and DSB signal modulation were observed by simulation. Finally， the performances of the two modulation modes were compared on the basis of simulation.

Keywords： MATLAB;modulation mode;AM;DSB

通信系統(tǒng)中包含兩種調(diào)制方式，即模擬調(diào)制方式和數(shù)字調(diào)制方式。兩種調(diào)制方式的調(diào)制信號(hào)種類不同，但調(diào)制的最終目的都是將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在給定信道中傳輸?shù)男盘?hào)，但調(diào)制過程復(fù)雜難懂，不便于后續(xù)的理解。因此，為了較易理解調(diào)制過程，研究者不僅需要具備基本的理論知識(shí)，還要利用先進(jìn)的MALTAB仿真平臺(tái)[1-2]進(jìn)行調(diào)制參數(shù)計(jì)算、調(diào)制過程的仿真，從而將抽象的理論知識(shí)具體化，深入理解調(diào)制過程。本文著重研究AM、DSB兩種調(diào)制方式[3]。

1 AM調(diào)幅的MATLAB仿真

1.1 調(diào)制的基本概念

調(diào)制是將給定的基帶信號(hào)的信息經(jīng)過處理加到高頻率的載波信號(hào)上，使源信號(hào)變?yōu)檫m于在給定信道傳輸?shù)男问降倪^程，即把源信號(hào)的頻譜搬移到較高頻率上，最后得到的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)也稱為調(diào)制信號(hào)。調(diào)制有很多種類，本文介紹的幅度調(diào)制屬于正弦波調(diào)制的一種。

1.2 幅度調(diào)制的原理

幅度調(diào)制是由基帶信號(hào)調(diào)節(jié)高頻率載波信號(hào)的幅度，使高頻率載波信號(hào)隨基帶信號(hào)進(jìn)行線性變換。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅也稱為常規(guī)雙邊帶調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)幅（AM）。假設(shè)基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）[nt]的平均值為0，為其增加一個(gè)直流分量[B]后與載波信號(hào)相乘，即可形成調(diào)幅信號(hào)，其時(shí)域表達(dá)式為：

1.3 幅度調(diào)制的MATLAB仿真

為了方便仿真，假設(shè)高頻載波表達(dá)式為：

以上是AM調(diào)制信號(hào)的頻譜圖，研究者選取調(diào)制系數(shù)[m]=0.5。從圖中可以看出，AM調(diào)幅信號(hào)的頻譜是由載波頻率分量、上、下邊帶三部分構(gòu)成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)一致，下邊帶與上邊帶相同，只是在頻域中的位置不同。因此，AM調(diào)幅信號(hào)是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)。在“滿調(diào)幅”條件下，調(diào)制效率的最大值僅為0.33，因此AM信號(hào)的利用率比較低。為了研究結(jié)果簡(jiǎn)潔明了，只仿真了正半軸方向的AM調(diào)制信號(hào)。

2 DSB調(diào)制的MATLAB仿真

2.1 DSB調(diào)制的原理

在調(diào)幅信號(hào)中，有用信息不由載波分量攜帶，信息完全由邊帶傳輸，由此誕生了一種調(diào)制效率很高的調(diào)制方式，即抑制載波雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)（DSB），其時(shí)域表達(dá)式為：

2.2 雙邊帶調(diào)制的MATLAB仿真

為了方便對(duì)比差異，研究者選取的調(diào)制信號(hào)及高頻率載波信號(hào)的表達(dá)式均與AM調(diào)幅信號(hào)選取的表達(dá)式一致，這里的已調(diào)信號(hào)表達(dá)式為：

從時(shí)域圖上看，AM調(diào)幅信號(hào)有直流分量[B]，包絡(luò)與輸入源信號(hào)成正比，而DSB信號(hào)沒有直流分量，包絡(luò)不與基帶信號(hào)成正比。從頻譜圖上看，AM信號(hào)和DSB信號(hào)帶寬一致，而DSB信號(hào)不存在高頻率載波分量，其信號(hào)的調(diào)制效率為100%，即全部功率用于傳輸信息，大大提高了信息傳輸?shù)男省Ｕ{(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，其主要作用和目的是：將基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào);實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用;改善系統(tǒng)的抗噪聲性能。AM設(shè)備簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于中短波無(wú)線電廣播，其缺點(diǎn)是功率利用率低，抗干擾能力。DSB設(shè)備比較復(fù)雜，并且應(yīng)用范圍較少，一般只適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專用通信[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過利用MATLAB仿真平臺(tái)，并結(jié)合書本上所學(xué)的知識(shí)，研究者更好地了解了AM、DSB二種調(diào)制之間的差別與聯(lián)系[5];同時(shí)，提高了其實(shí)踐能力，其更加熟練地掌握MATLAB軟件，為以后的編程工作奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張福鼎，郭云均，艾小倩，等.Matlab仿真在通信原理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用研究[J].科教導(dǎo)刊，2018（12）：20-21，39.

[2]周曉蘭，張杰.MATLAB在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006（9）：166-168.

[3]龔猷龍.基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J].智庫(kù)時(shí)代，2019（16）：11-12，14.

[4]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].7版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

[5]王強(qiáng).Matlab在信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（23）：257-258.