simulink：调幅广播系统的仿真
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MATLAB课程设计
题 目： 调幅广播系统的仿真
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指导老师：
2010年 07 月11日
目 录
摘要 ............................................................... 3
1 引言 ............................................................ 4
1.1 设计目的及任务要求 ............................................ 4
1.2 课程设计内容 .................................................. 4
2 调幅广播系统的模型及仿真环境 .................................... 4
2.1 MATLAB及SIMULINK建模环境简介 ............................. 4
2.2 调幅广播系统介绍............................................. 4
2.3 模型参数指标................................................. 5
2.4 仿真参数设计................................................. 5
3. 系统的建立与仿真 ................................................ 6
3.1 仿真参数设计................................................. 6
3.2 系统中仿真模块参数的设置..................................... 8
3.3 SCOPE 端的最终波形图 .......................................... 9
4. 总结与体会 ..................................................... 10
5. 参考文献 ....................................................... 10
摘要
本文主要是利用MATLAB来实现调幅广播系统的仿真设计。该设计模块包含信源，调制，滤波器模块，信道及信宿。并为各个模块进行相应的参数设置在此基础上熟悉MATLAB的功能及操作,最后通过观察仿真图形进行系统的性能评价。
关键词：MATLAB Simulink 调幅
1 引言
1.1 设计目的及任务要求
1．学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证；
2．学习现有流行通信系统仿真软件MATLAB的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题；
3. 通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。
4. 用MATLAB 完成调幅广播系统的仿真。
1.2 课程设计内容
用MATLAB进行仿真设计,本次是设计一个调幅广播系统。
2 调幅广播系统的模型及仿真环境
2.1 MATLAB及Simulink建模环境简介
MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
2.2 调幅广播系统介绍
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。
2.3 模型参数指标
(1) 基带信号：音频最大幅度为1。基带测试信号频率在100~6000Hz内可调
(2) 载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初始相位设为设为0，频率为550~1605kHz可调。
(3) 接收机选频滤波器带宽为12kHz，中心频率为1000 kHz。
(4) 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。要求设计信道中应加入噪声的方差，并能够测量接收选频滤波器实际输出信噪比。
2.4 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
8max16.231010steptsf
相应的仿真带宽为仿真采样频率的一半，即
18025.72stepWkHzt
设基带测试正弦信号为()cos2mtAFt ，载波为()cos2cctft，则调制度为为 am的调制输出信号 ()st为
()(1cos2)cos2acstmFtft
显然，()st的平均功率为
20.54amP
设信道无衰减，其中加入的白噪声功率谱密度为02N，那么仿真带宽内噪声的方差为
20022NWNW
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
0022NNBNB
因此，接收选通滤波器输出信噪比为
20()(/)outPPPSNPNNBBW
故信道中的噪声方差为
2outWPSNPB
3. 系统的建立与仿真
3.1 仿真参数设计
按照调幅广播系统的物理与数学模型建立系统模型。根据相干方式的原理图利用MATLAB的Simulink建立系统的模拟仿真图。如下图所示：
图1 中波调幅广播系统仿真模 3.2 系统中仿真模块参数的设置
Signal Generator: 信号发生器，产生基带信号
Wave form: sine
Amplitude: 0.3
Frequency: 1000
Signal Generator1: 信号发生器，产生载波信号
Wave form: sine
Amplitude: 1
Frequency: 1000e3
Random Number: 随机噪声发生器，产生高斯正态分布随机信号，这里用来构造高斯白噪声信道
Mean: 0
Variance: 3.4945
Analog Filter Design：模拟滤波器设计，三个模拟滤波器分别用于纯信号，纯噪声以及信号和噪声混合信号的滤波
Design method: Butterworth
Filter type: Bandpass
Lower passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6-6e3)
Upper passband edge frequency (rads/sec): 2*pi*(1e6+6e3)
Zero-Order Hold: 零界保持器
Sample time: 6.23e-8
Variance: 计算向量的方差
选中Running variance
dB Conversion: 分别对纯信号和混合信号做对数变换
Convert to: Db
Input signal: Power
Fun: 运算函数
Expression: u(1)-u(2)
Display: 显示SNR的结果
Format: short
Scope端的最终波形图
