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對Matlab單邊帶信號處理得到生動的仿真模型

2013-11-29 14:00 來源:電源網 編輯:娣霧兒

0 引言

根據通信理論,單邊帶系統將功率全部轉換到了有用信息的邊帶,使用的帶寬只有雙邊帶調制信號的一半,具有100%理論傳輸效率和2倍的頻帶利用率,成為一種廣泛使用的方式。目前,通信設備大多采用單邊帶系統,信號處理過程的形象仿真,有助于相關設備的學習和研究。

1 單邊帶信號的調制解調的數學表達式

單邊帶(SSB)調制是調幅(AM)的一種特殊形式。

調幅信號是載波信號振幅按調制信號規律變化的一種振幅調制信號,調幅信號頻譜由載頻和上、下邊帶組成,被傳輸的信息包含在兩個邊帶中,而且每一邊帶包含有完整的被傳輸的消息。僅傳輸一個邊帶(上邊帶或下邊帶)的調幅方式稱為抑制載波的單邊帶調制,簡稱單邊帶調制。設單頻基帶信號為:


單邊1

單邊2

單邊帶信號的解調方法是相干法。在接收機中,用本地載波與接收的單邊帶信號相乘,輸出的信號經過低通濾波器后,高頻分量被濾除,最后得到解調輸出的低頻基帶信號: 12UΩmUcm cos 2πFt。

單邊3


2 單邊帶信號調制解調的過程

單邊帶調制的方法主要有濾波法和相移法。濾波法,就是從雙邊帶信號中濾出一個邊帶信號,相移法則是利用信號的希爾伯特變換來實現。多頻率實信號f(t)的希爾伯特變換就是將該信號中所有頻率成分的信號分量移相 -π 2 而得到的新信號,記為 f (t)。 f (t)信號通過傳遞函數為 -j·sgn(ω) 的濾波器,即可得到f (t) .其中,具有傳遞函數 H(ω) = -j·sgn(ω) 的濾波器稱為希爾伯特濾波器。根據式(5)、式(6)單邊帶信號的時域表達式,可以得到單邊帶調制信號相移法的一般模型框圖。相移法的主要過程如圖1所示。

單邊4

3 SSB調制解調系統的仿真

Matlab包括許多標準函數,其信號處理工具可以解決通信中信號變換、調制解調、濾波、頻譜估計、線性系統分析等多項功能,采用相移法調制、相干法解調對單邊帶原理進行仿真。取載波f=1 000 Hz,基帶信號F=300 Hz,對上邊帶信號解調,低通濾波器設計四階,截止頻率為500 Hz,各部分信號波形如圖3所示。由時域波形可以看出,仿真結果和SSB調制理論相符。Matlab作為一種功能強大的數據分析和工程計算語言,Simu-link是其中一個可視化方框圖系統建模和仿真平臺,在Simulink中建立單邊帶調制解調系統模型,系統框圖如圖4所示。

信號源模塊采用Simulink 工具箱中用戶自定義庫中的Matlab Function模塊來通過函數編程實現,以實現任意信號源的輸入。在實際的系統設計中應考慮各種噪聲、干擾,各模塊參數的設置也要進行嚴格的分析和計算,以更好地實現系統的性能。

單邊5

4 結語

通過對單邊帶信號處理過程的模擬仿真,得到形象生動的工作波形和實用的仿真模型,可以模擬各種輸入信號的通信過程,結合相關通信設備的工作過程,能夠取得事半功倍的效果,而且有助于相關虛擬仿真軟件Matlab的使用。

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