4.2 系统仿真实现
图11 用乘法器组成的抑制载波双边带(DSB)输入波形及调制波形
图12 同步检波器输入的双边带信号(上)及其输出信号(下)
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4.3 系统测试(要求测试环境、测试仪器、测量数据)
由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响,因而调制系统的抗噪声性能主要用解调器的抗噪声性能来衡量。为了对不同调制方式下各种解调器性能进行度量,通常采用信噪比增益G(又称调制制度增益)来表示解调器的抗噪声性能。 有加性噪声时解调器的数学模型如图所示。
图中Sm(t)为已调信号,n(t)为加性高斯白噪声。 Sm(t)和n(t)首先经过带通滤波器,滤出有用信号,滤除带外的噪声。经过带通滤波器后到达解调器输入端的信号为Sm(t) 、噪声为高斯窄带噪声ni(t),显然解调器输入端的噪声带宽与已调信号的带宽是相同的。最后经解调器解调输出的有用信号为mo(t),噪声为no(t)。
图13 有加性噪声时解调器的数学模型
设解调器输入信号为
sm(t)?m(t)cos?ct
与相干载波cos?ct相乘后,得
m(t)cos2?ct?11m(t)?m(t)cos2?ct 22经低通滤波器后,输出信号为
mo(t)?1m(t) 2因此,解调器输出端的有用信号功率为
2So?mo(t)?12m(t) 4解调DSB信号时,接收机中的带通滤波器的中心频率?o与调制载频?c相同,因此解调器输出端的窄带噪声ni(t)可表示为
ni(t)?nc(t)cos?ct?ns(t)sin?ct
它与相干载波相乘后,得
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ni(t)cos?ct?[nc(t)cos?ct?ns(t)sin?ct] 11?nc(t)?[nc(t)cos2?ct?ns(t)sin2?ct]22经低通滤波器后,解调器最终的输出噪声为
1no(t)?nc(t)
2故输出噪声功率为
No?no2(t)?121nc(t)?noB 44这里,B?2fH,为DSB信号的带通滤波器的带宽。 解调器输入信号平均功率为
2Si?sm(t)?[m(t)cos?ct]2?12m(t) 2可得解调器的输入信噪比
12m(t)Si2 ?NinoB同时可得解调器的输出信噪比
12m(t)So4m2(t) ??1NonoBNi4因此制度增益为
SoGDSB?No?2 SiNi由此可见,DSB调制系统的制度增益为2。也就是说DSB信号的解调器使信噪比改善了一倍。这是因为采用相干解调,使输入噪声中的正交分量ns(t)被消除的缘故。
4.4 数据分析(对比系统功能及参数与设计要求是否相符)
通过观察调制波形可以得知,示波器中的红线为高频载波,绿线为调制信号,载波信号把调制信号搬移到更高频带处,与书中DSB信号的调制理论一致。通过观察解调波形可以得知,示波器中的红线为同步检波器输入的双边带信号,绿线为解调输出的信号,与调制信号一致。
综上所述,本电路设计能够实现DSB信号的调制与解调。
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5 总结
5.1 设计小结
模拟调制系统是通信工程专业方向最主要的模块之一,通过在课堂上对理论知识的学习,我们了解到模拟调制系统的基本方式以及其原理。然而,如何将理论在实践中得到验证和应用,是我们学习当中的一个问题。而通过本次课程设计,我们在强大的Multisim平台上对数字信号的调制解调进行了一次仿真,有效的完善了学习过程中实践不足的问题,同时进一步巩固了原先的基础知识。 5.2 收获体会
通过这次的课程设计,一方面,我们对调制和解调有了更进一步的认识,尤其是在系统设计方面,尽管是非常基础的DSB调制与解调的传输,也是经过若干设备协同工作,才能保证信号有效传输,而小到仅仅是一个电容电阻参数,都有可能导致整个仿真过程无法正常运行。
另一方面,我们通过本次的课程设计,着实领教了Multisim强大的功能和实力。通过在Multisim环境下对系统进行模块化设计与仿真,使我们获得两方面具体经验,第一是Multisim中各个功能模块的使用方法,第二是图形化和结构化的系统设计方法。这些经验虽然并不高深,但是对于刚入门的初学者来说,对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。
6 参考文献
[1]电子线路:非线性部分/谢佳奎主编:谢佳奎,宣月清,冯军编.——4版.——北京:高等教育出版社,(2010重印)
[2]通信原理/樊昌信,曹丽娜编著. ——6版.——北京:国防工业出版社,2011.8重印 [3]张肃文,陆兆熊.高频电子线路.第三版.高等教育出版社,1993年 [4]董在望,肖华庭.通信电路原理.高等教育出版社,1989年
[5]黄智伟.基于Multisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析.北京电子工业出版社。2004
[6] Multisim7电路设计及仿真应用/熊伟等编著。——北京:清华大学出版社,2005.7
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