基于systemview的AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計與分析

摘 要：在通信系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)中，通信系統(tǒng)的軟件仿真已成為必不可少的一部分。而模擬信號的載波調(diào)制電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制解調(diào)，而AM的調(diào)制解調(diào)是最基本的，也是最常用到的。本文介紹了一款電路與通信系統(tǒng)仿真軟件systemview，應(yīng)用此軟件對通信系統(tǒng)中AM的調(diào)制解調(diào)進行設(shè)計仿真。

關(guān)鍵詞：systemview；AM信號；調(diào)制；解調(diào)；仿真

中圖分類號：TN914.3

1 systmeview 簡介

SystemView是一款強大的電路與通信系統(tǒng)仿真軟件。它具有豐富的虛擬設(shè)備和強大的分析工具，適合通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，并可進行各種系統(tǒng)的時域、頻域和譜分析。用戶在進行系統(tǒng)設(shè)計時，只需從System View配置的圖標庫中調(diào)出有關(guān)圖標并進行參數(shù)設(shè)置，完成圖標間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。

2 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計

2.1 AM調(diào)制解調(diào)原理

調(diào)制原理：AM調(diào)制是由調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號作線性變化的過程。

AM信號的時域和頻域表示式分別為：

式中，為外加的直流分量；可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常認為其平均值為0，即 。

解調(diào)原理：解調(diào)是調(diào)制的逆過程，從接收到的已調(diào)信號中恢復原基帶信號。AM解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。

相干解調(diào)：同接受的已調(diào)載波嚴格同步的本地載波與接受的已調(diào)信號相乘，再經(jīng)低通濾波器取出低通分量，得到原始的基帶調(diào)制信號。與同頻同相的想干載波相乘，得

相干解調(diào)的關(guān)鍵是：必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復。

包絡(luò)檢波解調(diào)：包絡(luò)檢波器一般由半波或全波 整流器和低通濾波器組成，屬于非相干解調(diào)，不需要相干載波。

當RC滿足條件： ，檢波器的輸出為m0（t）≈A0+m（t）。隔去直流即可得原信號m0（t）。

2.2 系統(tǒng)的仿真設(shè)計

圖標0和圖標4分別為基帶信號和載波信號，基帶信號通過與一個直流分量相加，再與載波相乘，即可形成調(diào)幅信號。

相干解調(diào)：將已調(diào)信號通過帶通濾波器濾除調(diào)幅信號中的外帶噪聲和高次諧波分量，取出有用的信號，然后加入一個相干載波與調(diào)幅信號相乘。相乘后的信號經(jīng)過低通濾波器，取出低頻分量，即可得到解調(diào)輸出。

包絡(luò)檢波解調(diào)：已調(diào)信號通過帶通濾波器濾除調(diào)幅信號中的外帶噪聲和高次諧波分量，取出有用的信號，經(jīng)過半波整流器，最后通過低通濾波器得到解調(diào)輸出。

根據(jù)以上分析，用systemview仿真出來的AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)如圖1所示：

設(shè)置參數(shù)如下：

3 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的SystemView仿真分析

參數(shù)設(shè)置完成后，點擊運行按鈕，運行結(jié)束后按“分析窗”按鈕，便可進行觀察和分析。

（1）已調(diào)信號與調(diào)制信號（基帶）的波形疊加

如圖2為已調(diào)信號和調(diào)制信號的波形疊加，可以看出在波形上，幅度已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而呈正比變化。

（2）已調(diào)信號與調(diào)制信號（基帶）的頻譜疊加

如圖3為已調(diào)信號和調(diào)制信號的頻譜疊加，從頻譜結(jié)構(gòu)上看，它完全是基帶信號頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡單搬移。

（3）過調(diào)與不過調(diào)時，調(diào)制信號、AM信號，包絡(luò)解調(diào)和相干解調(diào)時解調(diào)信號的波形

當我們設(shè)置圖標1的值X^0=1（b=1）和X^1=1（a=1）時，顯示不過調(diào)時包絡(luò)解調(diào)和相干解調(diào)時解調(diào)信號的波形如圖所示：

當我們設(shè)置圖標1的值X^0=1（b=1）和X^1=1（a=2）時，顯示過調(diào)時包絡(luò)解調(diào)和相干解調(diào)時解調(diào)信號的波形如圖所示：

如圖在未過調(diào)時，AM波的包絡(luò)與調(diào)制信號的形狀一樣，此時用包絡(luò)檢波的方法可以恢復出原始調(diào)制信號；如果出現(xiàn)過調(diào)幅的現(xiàn)象，這時用包絡(luò)檢波法就會發(fā)生失真。因此，對于AM信號來說，它并不適合用包絡(luò)檢波法來解調(diào)，但是利用相干解調(diào)可以正確將過調(diào)幅AM信號解調(diào)出來。從結(jié)果可以看出相干解調(diào)對過調(diào)幅信號進行解調(diào)時，可以正確解調(diào)。

4 結(jié)束語

systemview是一個強有力的輔助工具，使用起來簡單方便，非常適合作為系統(tǒng)設(shè)計和仿真的軟件平臺。

經(jīng)過大量的實驗研究，可以得到調(diào)幅波在波形上，幅度隨基帶信號的規(guī)律而呈正比的變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移（精確到常數(shù)因子）由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制。

用相干解調(diào)出來的信號基本與基帶信號一致，實現(xiàn)了無失真?zhèn)鬏?；用包絡(luò)檢波解調(diào)時，要使輸出已調(diào)信號的幅度與輸入調(diào)制信號f（t）呈線性對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)該滿足A0≥|f（t）|max，否則就會出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象。

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作者簡介：李婷（1992.07-），女，湖南邵陽人，本科在讀，信息工程專業(yè)；通訊作者：卓輝（1973.09-），男，土家族，湖南慈利人，副教授，博士，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)。

作者單位：湖南農(nóng)業(yè)大學 信息科學技術(shù)學院，長沙 410128