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1、谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 1 页 共 14 页基于 MATLAB 的 SSB调制实现摘 要本课程设计基于 MATLAB 中的 M 文件对 SSB(单边带信号 )进行调制。首先产生一个模拟信号；然后再对它进行SSB调制,并绘制出调制前后的波形图；再对调制前和调制后的波形图进行傅立叶边变换处理,得到其频谱图分析调制前后频谱的变化。加入高斯白噪声，研究噪声对已调信号的影响。在了解SSB调制的基本原理和熟练运用MATLAB 语言的基础上具体实现模拟信号的SSB调制并完成设计目标。关键词 M 文件； SSB；调制1 引 言调制在通信系统中具有重要的作用,通过调制不仅可以进行频谱搬移
2、，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于便于信号多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程.本课题主要是对幅度调制中的单边带信号调制(SSB)。进行仿真，以更深入掌握其原理和实现过程。1.1课程设计目的（1） 熟悉使用 MATLAB 语言来解决一些简单的课程问题。（2） 更好的理解柰奎斯特采样定理。（3） 加深对 SSB调制原理的理解。通过比较调制前后的频谱图，掌握SSB调制的原理和特性。（4） 锻炼自己独立思考问题的能力，提高动手能力，增强社会适应度。1.2课程设计要求名
3、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 2 页 共 14 页利用 MATLAB 文件中 M 文件首先生成 SSB 信号，编写 SSB调制程序在绘制出调制前后的时域和频域波形，比较频谱的有何变化。再改变采样频率比较以调信号的时频波形分析采样频率对波形的影响。最后加入噪声，绘制加入噪声后 SSB信号的时频图，比较加入前后的变化，分析噪声对信号的影响。1.3课程设计步骤（1） 生
4、成 SSB信号，编写 SSB调制程序。（2） 绘制出调制前后的时域和频域波形，比较频谱的变化。（3） 改变采样频率比较已调信号的时频波形。（4） 加入噪声，绘制加入噪声后SSB信号的时频图，比较加入前后的变化。分析噪声对信号的影响。2 SSB 调制原理与标准幅度调制相比，单边带调制（SSB）对于频谱和输出功率的利用率更高。尽管很少用于数据传送，SSB仍广泛地用于 HF 和 VHF 低端的语音通讯。双边带调制信号包含有两个完全相同的基带信号，即上、下边带。由于两个边带含的信息相同，因而从信息传输角度考虑，传送一个边带同样可以达到信息传输的目的 ,本设计只考虑上边带信号。单边带调制，就是通过某种办
5、法，只传送一个边带的调制方法。设调制信号为单频信号f(t)=Amcosmt ，载波为 c(t)=cos ct ，则调制后的双边带时域波形为：SDSB(t) Amcosmt cos t Amcos( c+m)t+ Amcos( c-m)t /2保留上边带，波形为：SUSB(t) Amcos( c+m)t/2Am (cos ctcos mt-sin ctsin mt) /2 保留下边带，波形为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - -
6、- - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 3 页 共 14 页SLSB(t) Amcos( c-m)t/2Am (cos ctcos mt+sin ctsin mt) /2 上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，称为同相分量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90后相乘的结果，称为正交分量。SSB调制框图如下图 2-1 SSB调制框图3 SSB调制的实现（1） M 文件简介M 文件的语法类似于一般高级语言，是一种程序化的编程语言，它是一个简单的 ASCII 型码文件 .因此，它的语法比一般的高级语言要简单，程序也容易调试，并且有很好的互交性，工具箱中的函
7、数就是一个个的M 文件，要注意每个 M 文件必须以 m为拓展名。 M 文件有两种，一种为脚本式（Script）,一种为函数式 (Function)。（2） 参数设置SSB调制通过函数 modulate来实现其表达式为sm =modulate(m,Fc,Fs,amssb) 其中 fs表示采样频率； fc表示载波频率； m表示调制信号。本设计中取：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调
8、制的实现第 4 页 共 14 页Fs = 100;%采样频率Fc = 10; %载波频率t=linspace(0,pi,300);%抽样间隔重要的参数 fft 表示进行傅立叶变换即得到频域图。表达式：K=sm+awgn(sm,1,0) 表示在已调制信号加入噪声，awgn是加入噪声函数其中1表示加入信噪比为1dB，0表示其功率。（3） SSB调制实现调制信号为 m=cos(2*pi*t)，其波形为如图3- 1所示的余弦波程序为：Fs = 100; Fc = 10; t=linspace(0,pi,300); m=cos(2*pi*t); plot(m) 图 3-1调制信号时域波形图调制信号频谱图
9、对调制信号进行傅立叶变换可得，如图3-2所示程序为：plot(abs(fft(m,300) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 5 页 共 14 页图 3-2调制信号频谱图对信号进行调制得到其波形，如图3- 3所示图 3-3已调信号时域图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
10、- - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 6 页 共 14 页调制后信号的频谱图对调制后的信号进行傅立叶变换如图3-4所示图 3-4已调信号频谱图从调制前后的时域图可以看出调制后的波形不能反映载波的特性，而调制前后的频谱图只是进行简单的搬移，这都反映了SSB调制的原理。（4） 对已调信号叠加噪声对信号叠加噪声加入函数awgn来实现。其表达式为：k=sm+awgn(sm,N,0) ， N 为加入噪声的信噪比。加入噪声（信噪比为1dB）后的时域图如图 4- 1 所示其频谱图如图 4- 2 所示图 4-1信噪
11、比为 1dB时的时域图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 7 页 共 14 页图 4-2信噪比为 1dB时的频谱图通过加入高斯白噪声，发现调制后信号的频域和时域图都发生了失真，现在改变信噪比来观察噪声的影响，将信噪比改为15dB后的时域图（如图4-3所示）和频域图（如图4-4 所示）。图 4-3 信噪比为 15dB时的时域图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
12、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 8 页 共 14 页图 4-4 信噪比为 15dB时的频谱图通过观察我们可以发现随着信噪比的增大，噪声对已调信号的影响减小，其频谱越接近未加噪声前的频谱，其时域图也越来越接近未加噪声前的时域图。说明信噪比的增大对信号的影响越来越小。（5）改变采样频率分析对调制的影响将采样频率改变为50观察调制后的时频图。采样频率为 50时的时域图如图 5-1 所示。图 5-1 采样频率为 5
13、0时的已调信号时域图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB 调制的实现第 9 页 共 14 页采样频率为 50时的频域图如图 5-2 所示图 5-2 采样频率为 50时已调信号的频谱图通过观察改变采样频率后，100Hz与 50Hz 的频谱发生了变化，随着采样频率的减小已调信号的频谱搬移也发生了变化。再将采样频率改为200观察已调信号的时域和频域波形。如图5-3 和 5-4所示。图 5-
14、3 采样频率为 200时已调信号时域图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB调制的实现第 10 页 共 14 页图 5-4 采样频率为 200时已调信号频谱图通过观察采样频率为200时调制信号的时域图比采样频率为100时的的波形更加稀疏，而采样频率为200 时的频谱搬移也发生了变化。抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值
15、就能准确地确定原信号。4 遇到的问题及解决办法在此次课程设计中遇到了很多问题，通过自己不断努力和同学的帮助以及老师的指导，把问题解决。具体问题如下：（1） 开始时设置的参数过多，导致程序的无法运行，主要是不懂各参数之间的关系。经过老师的指导使我纠正了此错误。（2） 对信号的采样频率不能过低，过低的采样频率将导致输出波形的失真。（3） 在绘制频谱图时进行傅立叶变换函数之间的关系要按要求设置。（5） 加入噪声函数 awgn时，应加在调制后的信号上，而且函数之间的关系要处理好。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
16、理 - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB调制的实现第 11 页 共 14 页（6） 程序的符号要处理好，在此次课程设计中遇到的最多问题也是重要问题，分析程序和检查程序要提别留意。5 结束语在模拟调制幅度调制与角度调制中，SSB幅度调制在对比AM ，DSB 等调幅时占用的频带相对较少只传输一个边带的信息即可传输带宽是AM，DSB的一半无直流响应，但设备复杂性比两者要大，所以主要应用于语音通信，语音频分 多路通信。在这次课程设计中，通过不断的努力，在老师的指导下基本完成。通过此次课程设计，使我对通信原理和幅度调
17、制的原理有了很大的提高和巩固，开阔了我的知识范围，通过不断的查找资料，使我对所学的知识有了很好的消化，同时懂得怎样使自己所学的知识与实际相结合，提高了自己的动手能力以及独立思考问题和解决问题的能力。特别是在编写程序的时候经常因为一个小小的标点符号而导致程序的错误而要经过反复的检查才能纠正，使我在以后遇到问题是更加的仔细和认真。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB调制的实现第 12
18、页 共 14 页参考文献1 黄文梅 ,熊桂林 ,杨勇.信号分析与处理 MATLAB 语言及应用 . 长沙：国防科技大学出版社 ,2000.2邓华.MATLAB 通信仿真及应用实例详解.北京 :人民邮电出版社 , 2003 . 3孙详,徐流美，吴清 .MATLAB7.0 基础教程 . 清华大学出版社 , 2006. 4韩利竹 ,王华.MATLAB 电子仿真与应用（第2版）. 国防工业出版社 , 2003. 5樊昌信 ,徐炳详 ,吴成柯 .通信原理第 5 版. 国防工业出版社 , 2007.名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
19、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵基于MATLAB 的 SSB调制的实现第 13 页 共 14 页附录 1 SSB调制程序清单%程序名称： ssb.m %程序作者：谢兵%最后修改时间： 2008-1-18 %程序代码：Fs = 100;%采样频率Fc = 10; %载波频率t=linspace(0,pi,300);%抽样间隔m=cos(2*pi*t);% 调制信号sm =modulate(m,Fc,Fs,amssb);% 对信号进行调制figure(1); plot(m)%输出调制信号波形 ; f=(0:leng
20、th(m)-1)* Fs /length(m)-Fs/2; figure plot(f,abs(fft(m,300);%对调制信号进行傅立叶变换输出其频谱图figure plot(sm);%输出已调信号f=(0:length(sm)-1)*Fs/length(sm) - Fs /2; figure plot(f,abs(fft(sm,300);%对已调信号进行傅立叶变换输出其频谱图k=sm+awgn(sm,1,0);%对已调信号加信噪比为1db的噪声f=(0:length(k)-1)*Fs/length(k) - Fs /2; figure plot(f,abs(fft(k,300);%对加入
21、的噪声进行傅立叶变换输出其频谱图figure plot(k)%输出加入噪声（信噪比为1db）后的波形l=sm+awgn(sm,15,0); %对已调信号加信噪比为15db的噪声plot(l) figure f=(0:length(l)-1)*Fs/length(l) - Fs /2; plot(f,abs(fft(l,300) % 对加入的噪声进行傅立叶变换输出其频谱图; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - 谢兵
22、基于MATLAB 的 SSB调制的实现第 14 页 共 14 页附录 2 SSB调制程序清单%程序名称： ssb.m %程序作者：谢兵%最后修改时间： 2008-1-18 %程序代码：%以下是改变采样频率的程序Fs =50;%改变采样频率为50 Fc = 10; %载波频率t=linspace(0,pi,300);%抽样间隔m=cos(2*pi*t);% 调制信号sm = modulate(m,Fc,Fs,amssb);% 对信号进行调制plot(sm);%输出已调信号f=(0:length(sm)-1)*Fs/length(sm)-Fs/2; figure plot(f,abs(fft(sm
23、,300);%对已调信号进行傅立叶变换输出其频谱图figure Fs =200;%改变采样频率为 200 Fc = 10; %载波频率t=linspace(0,pi,300);%抽样间隔m=cos(2*pi*t);% 调制信号sm = modulate(m,Fc,Fs,amssb);% 对信号进行调制plot(sm);%输出已调信号figure f=(0:length(sm)-1)*Fs/length(sm)-Fs/2; plot(f,abs(fft(sm,300);%对已调信号进行傅立叶变换输出其频谱图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - -