频分复用和调幅收音机的建模与仿真实现.doc

频分复用和调幅收音机的建模与仿真实现
实验目的
掌握调幅模拟调制系统的原理。
仿真验证调幅广播系统原理和模型。
观察信号噪声以及检波参数对解调信号的影响。
实验内容
用simulink建立一个调幅广播系统仿真系统，信道中加入高斯白噪声（均值为0，均方差可调），分析理解系统各个模块的功能，并通过观察示波器波形及信噪比数值，判断系统信道中的噪声情况。
实验原理
模拟幅度调制是无线电最早的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信控制高频率正弦信号的幅度，并以幅度变化的高频率正选信号放大后经过天线发射出去，成为电磁波辐射。
波动的信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地将信号接收过来，需要天线的长度至少达到波长的四分之一。声音转换成电信号后其波长为15～15000km之间，实际中不能造出这样长度的天线进行有效的信号收发。因此需要将象声音信号这样的低频信号搬到较高的频段上去，以便通过较短的天线发射出去。例如：移动通信所使用的900MHz频率段上的电磁波信号长度约为0.33米，其收发天线的尺寸应为波长的四分之一，即约8cm左右。而调幅广播中波范围为550~1605kHz，短波约为3·30MHz，其波长范围在几十米到几百米，相应的天线要长一些。
人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为20~20kHz。大量实验发现，人耳对语音频率敏感区域约为300~3400Hz,为了节约频带带宽资源，国际标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz。调幅广播除了传输语音之外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为100~6000Hz。
四、实验步骤
一、试对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标参照实际系统设置。
基带信号：音频，最大幅度为1。基带测试信号频率在100Hz到6000Hz内可调。
载波：给定幅度的正弦波，为简单起见初相位设为0，频率为550KHz到1605KHz可调。
接收机选频滤波器带宽为12KHz，中心频率为1000KHz。
在信道中加入噪声。当调制度为0.3时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB，要求计算信道中应该加入噪声的方差，并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。
仿真参数设计
系统工作最高频率为调幅载波频率1605kHz，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍左右，因此取仿真步长为

相应的仿真带宽为仿真采样频率的一半，即

设基带测试正弦信号为，载波为，则调制度为为的调制输出信号为

显然，的平均功率为

设信道无衰减，其中加入的白噪声功率谱密度为，那么仿真带宽内噪声的方差为

设接收选频滤波器的功率增益为1，带宽为B，择选通滤波器的输出噪声功率为

因此，接收选通滤波器输出信噪比为

故信道中的噪声方差为

SNR_dB=20;%设计要求的输出信噪比(dB)
SNR=10.^(SNR_dB/10);
m_a=0.3;%调制度
P=0.5+(m_a^2)/4;%信号功率
W=8025.7e3;%仿真带宽Hz
B=12e3;%接收选频滤波器带宽Hz
sigma2=P/SNR*W/B%计算结果：信道噪声方差
sigma2=
3.4945

二、以上例为传输模型，在不同输入信噪比条件下仿真测量包络检波解调和同步相干解调对调幅波的解调输出信噪比，观察包络检波解调的门限效应。