基于Matlab 單邊帶系統仿真研究

0 引言

根據通信理論，單邊帶系統將功率全部轉換到了有用信息的邊帶，使用的帶寬只有雙邊帶調制信號的一半，具有100%理論傳輸效率和2倍的頻帶利用率，成為一種廣泛使用的方式.目前，通信設備大多采用單邊帶系統，信號處理過程的形象仿真，有助于相關設備的學習和研究。

1 單邊帶信號的調制解調的數學表達式

單邊帶(SSB)調制是調幅(AM)的一種特殊形式。

調幅信號是載波信號振幅按調制信號規律變化的一種振幅調制信號，調幅信號頻譜由載頻和上、下邊帶組成，被傳輸的信息包含在兩個邊帶中，而且每一邊帶包含有完整的被傳輸的消息。僅傳輸一個邊帶(上邊帶或下邊帶)的調幅方式稱為抑制載波的單邊帶調制，簡稱單邊帶調制。設單頻基帶信號為：

單邊帶信號的解調方法是相干法。在接收機中，用本地載波與接收的單邊帶信號相乘，輸出的信號經過低通濾波器后，高頻分量被濾除，最后得到解調輸出的低頻基帶信號： 12UΩmUcm cos 2πFt .

2 單邊帶信號調制解調的過程

單邊帶調制的方法主要有濾波法和相移法。濾波法，就是從雙邊帶信號中濾出一個邊帶信號，相移法則是利用信號的希爾伯特變換來實現。多頻率實信號f(t)的希爾伯特變換就是將該信號中所有頻率成分的信號分量移相 -π 2 而得到的新信號，記為 f (t)。 f (t)信號通過傳遞函數為 -j·sgn(ω) 的濾波器，即可得到f (t) .其中，具有傳遞函數 H(ω) = -j·sgn(ω) 的濾波器稱為希爾伯特濾波器。根據式(5)、式(6)單邊帶信號的時域表達式，可以得到單邊帶調制信號相移法的一般模型框圖。相移法的主要過程如圖1所示。

3 SSB調制解調系統的仿真

Matlab包括許多標準函數，其信號處理工具可以解決通信中信號變換、調制解調、濾波、頻譜估計、線性系統分析等多項功能，采用相移法調制、相干法解調對單邊帶原理進行仿真。取載波f=1 000 Hz,基帶信號F=300 Hz,對上邊帶信號解調，低通濾波器設計四階，截止頻率為500 Hz,各部分信號波形如圖3所示。由時域波形可以看出，仿真結果和SSB調制理論相符。Matlab作為一種功能強大的數據分析和工程計算語言，Simu-link是其中一個可視化方框圖系統建模和仿真平臺，在Simulink中建立單邊帶調制解調系統模型，系統框圖如圖4所示。

信號源模塊采用Simulink 工具箱中用戶自定義庫中的Matlab Function模塊來通過函數編程實現，以實現任意信號源的輸入。在實際的系統設計中應考慮各種噪聲、干擾，各模塊參數的設置也要進行嚴格的分析和計算，以更好地實現系統的性能。

4 結語

通過對單邊帶信號處理過程的模擬仿真，得到形象生動的工作波形和實用的仿真模型，可以模擬各種輸入信號的通信過程，結合相關通信設備的工作過程，能夠取得事半功倍的效果，而且有助于相關虛擬仿真軟件Matlab的使用。