AM調(diào)制解調(diào)的System viem仿真研究

青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 馬克才

雖然隨著信息時(shí)代的發(fā)展模擬通信的應(yīng)用逐漸減少，但在基礎(chǔ)研究中模擬通信作用依然很重要。因?yàn)樾旁葱畔⑥D(zhuǎn)換成的原始信號(hào)具有較低頻率的頻譜分量，其信號(hào)在信道中傳輸時(shí)不能直接傳輸，所以信號(hào)傳入信道之前對(duì)其進(jìn)行調(diào)制處理，而在接收端對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。信號(hào)在信道中能否有效地傳輸，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換過(guò)程——調(diào)制，調(diào)制是根據(jù)原始信號(hào)幅度變化規(guī)律去控制載波信號(hào)某些參量變化的過(guò)程，本文首先簡(jiǎn)單介紹模擬調(diào)制的基礎(chǔ)內(nèi)容，再用System view通信仿真軟件仿真模擬信號(hào)的幅度調(diào)制和解調(diào)過(guò)程。

隨著信息時(shí)代的迅速發(fā)展，信號(hào)在傳輸過(guò)程信道對(duì)傳輸信號(hào)的要求極高，傳輸信號(hào)為了適應(yīng)其傳輸信道，傳輸前對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，調(diào)制在通信系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)有效傳輸具有重要作用。經(jīng)過(guò)調(diào)制，不但可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到合適的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃杂泻艽蟮挠绊憽Ｕ{(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。

一個(gè)信號(hào)能在信道中有效傳輸時(shí)少不了調(diào)制和解調(diào)過(guò)程，采用不同的調(diào)制、解調(diào)方法直接會(huì)影響整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，因?yàn)槟M調(diào)制技術(shù)是數(shù)字調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)，因此，研究模擬調(diào)制技術(shù)的過(guò)程很有必要。

1 AM調(diào)制及解調(diào)

1.1 AM調(diào)制的原理

AM調(diào)制是利用原始信號(hào)的變化規(guī)律去控制高頻載波信號(hào)幅度的變化過(guò)程，設(shè)高頻載波為余弦型，則此調(diào)制原理模型如圖1所示。

圖1 幅度調(diào)制的原理圖

Sm(t)為調(diào)制信號(hào)m(t)和載波信號(hào)cosωct的乘積，然后經(jīng)一個(gè)傳輸函數(shù)為h(t)的帶通濾波器得出的結(jié)果。即幅度調(diào)制的表達(dá)式：

式中ωc為載波角頻率；A為載波的幅度；a為載波的初始相位；h(t)——濾波器的沖激響應(yīng)；m(t)為基帶調(diào)制信號(hào)；Sm(t)——已調(diào)信號(hào)。

由表達(dá)式(1)得出，已調(diào)信號(hào)Sm(t)與基帶信號(hào)m(t)的幅度變化在波形上二者為正比關(guān)系；在頻域波形上，頻帶信號(hào)的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜搬移的結(jié)果。因?yàn)轭l譜搬移為線性關(guān)系，所以，幅度調(diào)制又稱線性調(diào)制。

1.2 解調(diào)原理

所謂解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。模擬幅度調(diào)制技術(shù)的的解調(diào)方法有兩種：一種是相干解調(diào)法，另外一種是包絡(luò)檢波解調(diào)法。

從頻域的方面來(lái)講，如果要恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)，那么需加適當(dāng)?shù)臑V波器就可以完成，對(duì)頻帶信號(hào)進(jìn)行頻譜的逆向搬移。由上述綜合可知，所謂調(diào)幅信號(hào)，就是通過(guò)信號(hào)的幅度變化來(lái)攜載信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的目的。相干解調(diào)原理如圖2所示。

圖2 相干解調(diào)原理圖

SP(t)為SAM(t)與cosωct的乘積，此時(shí)的SP(t)為高頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器把高頻成分濾除后得mo(t)信號(hào)。

由(2)式可知，解調(diào)后的信號(hào)mo(t)與調(diào)制信號(hào)m(t)完全一樣，只是幅度減小了一半。

2 幅度調(diào)制仿真

根據(jù)幅度調(diào)制技術(shù)與相干解調(diào)技術(shù)的原理，用System view通信仿真軟件建立仿真電路，如圖3所示。

圖3 System view調(diào)仿真圖

2.1 元件參數(shù)設(shè)置

System view仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各元件的詳細(xì)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各元件詳細(xì)參數(shù)設(shè)置

2.2 設(shè)置System view系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間

ystem view仿真系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間：4s；采樣頻率為50Hz。

2.3 運(yùn)行System view系統(tǒng)

運(yùn)行System view仿真系統(tǒng)，并分別觀察Token2，Token6，Token7三個(gè)點(diǎn)的波形情況。

2.4 繪出該系統(tǒng)調(diào)制后的頻譜圖

頻譜圖在分析窗繪出該系統(tǒng)調(diào)制后的頻譜圖。

3 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果

3.1 已調(diào)信號(hào)SAM(t)的波形（圖4）

圖4 已調(diào)信號(hào)的波形圖

3.2 已調(diào)信號(hào)SAM(t)的頻譜（圖5）

圖5 已調(diào)信號(hào)的頻譜

3.3 解調(diào)后信號(hào)的波形圖（圖6）

圖6 解調(diào)后的信號(hào)

由圖4和圖6中可以看出，模擬幅度調(diào)制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：

（1）頻帶利用率不高，因Sm(t)信號(hào)的兩個(gè)邊帶攜帶的信息完全一樣，所以其中的一個(gè)邊帶的帶寬沒(méi)有有效利用。（2）調(diào)制效率不高，且效率僅為33.3%，但調(diào)制和解調(diào)電路比較簡(jiǎn)單。

由此可見(jiàn)，AM調(diào)制技術(shù)具有接收設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；具有帶寬利用率較低，抗噪性能差等缺點(diǎn)，信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中如有載波信號(hào)受到信道的噪聲干擾，那么在包絡(luò)檢波時(shí)很可能出現(xiàn)失真現(xiàn)象，因此，AM調(diào)制一般用于對(duì)通信質(zhì)量要求不高的系統(tǒng)中，目前主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。

結(jié)束語(yǔ)：通信是對(duì)信息進(jìn)行有效的傳遞，但如何準(zhǔn)確傳遞信息是衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)。來(lái)自信源的原始信號(hào)具有較低頻率的頻譜分量，不能在信道中直接進(jìn)行傳輸。因此，信號(hào)發(fā)送之前由發(fā)送端設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。就是利用調(diào)制把原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)在信道中完全傳輸，同時(shí)也改善了系統(tǒng)對(duì)信道噪聲的干擾。本文用ystem view仿真系統(tǒng)對(duì)AM調(diào)制進(jìn)行了仿真，從仿真結(jié)果來(lái)看，AM的調(diào)制效率較低，它的包絡(luò)與m(t)的形狀完全一樣。