基于Matlab 单边带系统仿真研究

　　摘要：为了提高相关通信设备课程的理论教学效果，根据单边带信号调制解调的原理及产生方法，采用Matlab软件，利用其集成仿真环境Simulink以及编程分别对单边带调制解调系统进行了仿真，得到了单边带调制解调系统各个环节的理论波形，给出了具有实际应用价值的仿真模型，能实现任意输入信号源的单边带调制解调处理过程。

　　0 引言

　　根据通信理论，单边带系统将功率全部转换到了有用信息的边带，使用的带宽只有双边带调制信号的一半，具有100%理论传输效率和2倍的频带利用率，成为一种广泛使用的方式.目前，通信设备大多采用单边带系统，信号处理过程的形象仿真，有助于相关设备的学习和研究。

　　1 单边带信号的调制解调的数学表达式

　　单边带（SSB）调制是调幅（AM）的一种特殊形式。

　　调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化的一种振幅调制信号，调幅信号频谱由载频和上、下边带组成，被传输的信息包含在两个边带中，而且每一边带包含有完整的被传输的消息。仅传输一个边带（上边带或下边带）的调幅方式称为抑制载波的单边带调制，简称单边带调制。设单频基带信号为：

　　

　　

　　单边带信号的解调方法是相干法。在接收机中，用本地载波与接收的单边带信号相乘，输出的信号经过低通滤波器后，高频分量被滤除，得到解调输出的低频基带信号： 12UΩmUcm cos 2πFt .

　　

　　2 单边带信号调制解调的过程

　　单边带调制的方法主要有滤波法和相移法。滤波法，就是从双边带信号中滤出一个边带信号，相移法则是利用信号的希尔伯特变换来实现。多频率实信号f（t）的希尔伯特变换就是将该信号中所有频率成分的信号分量移相 -π 2 而得到的新信号，记为 f （t）。 f （t）信号通过传递函数为 -j·sgn（ω） 的滤波器，即可得到f （t） .其中，具有传递函数 H（ω） = -j·sgn（ω） 的滤波器称为希尔伯特滤波器。根据式（5）、式（6）单边带信号的时域表达式，可以得到单边带调制信号相移法的一般模型框图。相移法的主要过程如图1所示。

　　

　　3 SSB调制解调系统的仿真

　　Matlab包括许多标准函数，其信号处理工具可以解决通信中信号变换、调制解调、滤波、频谱估计、线性系统分析等多项功能，采用相移法调制、相干法解调对单边带原理进行仿真。取载波f=1 000 Hz,基带信号F=300 Hz,对上边带信号解调，低通滤波器设计四阶，截止频率为500 Hz,各部分信号波形如图3所示。由时域波形可以看出，仿真结果和SSB调制理论相符。Matlab作为一种功能强大的数据分析和工程计算语言，Simu-link是其中一个可视化方框图系统建模和仿真平台，在Simulink中建立单边带调制解调系统模型，系统框图如图4所示。

　　信号源模块采用Simulink 工具箱中用户自定义库中的Matlab Function模块来通过函数编程实现，以实现任意信号源的输入。在实际的系统设计中应考虑各种噪声、干扰，各模块参数的设置也要进行严格的分析和计算，以更好地实现系统的性能。

　　

　　4 结语

　　通过对单边带信号处理过程的模拟仿真，得到形象生动的工作波形和实用的仿真模型，可以模拟各种输入信号的通信过程，结合相关通信设备的工作过程，能够取得事半功倍的效果，而且有助于相关虚拟仿真软件Matlab的使用。（作者：王向鸿，孙浩，关晓东）