通信原理实验模拟调制系统(AM-FM)实现方法(共15页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上实验一 模拟调制系统（AM，FM）实现方法一、实验目的实现各种调制与解调方式的有关运算二、实验内容对DSB，抑制载波的双边带、SSB，FM等调制方式下调制前后的信号波形及频谱进行观察。要求用system view 或Matlab中的基本工具组建各种调制解调系统，观察信号频谱。三、实验原理AM:1)标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM）。将调制信号m(t)与一个直流分量A叠加后与载波相乘可形成调幅信号。AM信号的的频谱由载频分量、上边带、下边带组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。2）DSB。若在AM调制模型中将A0去掉，即得到双

2、边带信号（DSB）。与AM信号比较，因为不存在载波分量。3）SSB。单边带调制（SSB）是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法。SSB调制包括上边带调制和下边带调制。解调：解调是调制的逆过程，其作用是从接受的已调信号中恢复调制信号。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。1）相干解调。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。即把在载频位置的已调信号的浦搬回到原始基带位置。2）包络检波。包络检波器就是直接从已调信号的幅度中提取预案调制信号。FM：调制中，若载频的频率随调制信号变化，称为频率调制或调频（FM）。调频信号的产生方法有两种：直接调频和

3、间接调频。1）直接调频。用调制信号直接控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。2）间接调频。先将调制信号积分，然后对载波进行调相，即可产生一个NBFM信号，再经n次频倍器得到WBFM信号。解调：调频信号的解调也分为相干解调和非相干解调。相干解调仅适用于NBFM信号，而非相干解调对于NBFM和WBFM信号均适用。四、实验内容(一)标准调幅信号实验代码：f=5;T=1/f;fc=500;A=1.5;ts=0.001;fs=1/ts;t=0:ts:2*T;mt=cos(2*pi*f*t)+cos(2*pi*2*f*t);%调制信号ft=cos(2*pi*fc*t);%载波yt=(mt+A

4、).*ft;%调幅信号 N=2*T/ts;%设置抽样点数Mf=abs(fft(mt,N);%求调制信号频谱Ff=abs(fft(ft,N);%求载波频谱Yf=abs(fft(yt,N);%求调幅信号频谱ff=fs*(0:N-1)/N;%将调制信号与其频谱在同一图中作出figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,mt);title(调制信号);subplot(2,1,2);plot(ff,Mf(1:N);title(调制信号频谱);%将载波与其频谱在同一图中作出figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,ft);title(载波);subplot(2,1,

5、2);plot(ff,Ff(1:N);title(载波频谱);%将调幅信号与其频谱在同一图中作出figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,yt);title(调幅信号);subplot(2,1,2);plot(ff,Yf(1:N); title(调幅信号频谱);生成图像如下：放大后看到，在4HZ,8HZ处有冲击，符合要求。放大后看到，在500HZ处有载波，符合要求。放大后看到，生成的是有载波的调幅信号，符合要求。(二)DSB信号实验代码：f=4;T=1/f;fc=500;ts=0.0005;fs=1/ts;t=0:ts:2*T;mt=cos(2*pi*f*t)+cos(2

6、*pi*2*f*t);%调制信号ft=cos(2*pi*fc*t);%载波yt=mt.*ft;%DSB信号 N=2*T/ts;Mf=abs(fft(mt,N);%求调制信号频谱Ff=abs(fft(ft,N);%求载波频谱Yf=abs(fft(yt,N);%求DSB信号频谱ff=fs*(0:N-1)/N;figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,mt);title(调制信号);subplot(2,1,2);plot(ff,Mf(1:N);title(调制信号频谱);figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,ft);title(载波);subplot(

7、2,1,2);plot(ff,Ff(1:N);title(载波频谱);figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,yt);title(DSB信号);subplot(2,1,2);plot(ff,Yf(1:N); title(DSB信号频谱);figure(4); yt1=yt.*ft;subplot(2,1,1);plot(t,yt1);title(原信号的一半叠加0.5*cos(2*pi*2*fc*t).*mt);subplot(2,1,2);Yf1=abs(fft(yt1,N);plot(ff,Yf1(1:N);title(相对应的频谱); figure(5);subp

8、lot(2,1,1);plot(t,mt);title(原调制信号);ft1=yt.*ft-0.5*cos(2*pi*2*fc*t).*mt;subplot(2,1,2);plot(t,ft1);title(经解调后信号);生成图像如下：放大后看到，信号在4HZ,8HZ处有冲击，符合要求。放倒后看到，载波频率为500HZ，符合要求。放大后看到，在载波500HZ左边和右边有双边带，但载波被抑制，符合要求。放大后看到，在4HZ,8HZ处有冲击，在2*500HZ=1000HZ处有载波抑制的双边带信号，符合要求。从图中可以看出，经解调后的信号幅度是原信号的一半，幅度乘以2即可恢复原信号。（三）SSB信

9、号（以下边带为例）实验代码：f=4;T=1/f;fc=500;ts=0.0005;fs=1/ts;t=0:ts:2*T; mt=cos(2*pi*f*t)+cos(2*pi*2*f*t);%调制信号ft=cos(2*pi*fc*t);%载波yt=0.5*mt.*cos(2*pi*fc*t)+0.5*hilbert(mt).*sin(2*pi*fc*t)*j; %单边带信号 N=2*T/ts;Mf=abs(fft(mt,N);%求调制信号频谱Ff=abs(fft(ft,N);%求载波频谱Yf=(fft(yt,N);%求SSB频谱ff=fs*(0:N-1)/N;figure(1);subplot(

10、2,1,1);plot(t,mt);title(调制信号);subplot(2,1,2);plot(ff,Mf(1:N);title(调制信号频谱);figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,ft);title(载波);subplot(2,1,2);plot(ff,Ff(1:N);title(载波频谱);figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,yt);title(SSB);subplot(2,1,2);plot(ff,Yf(1:N);title(SSB频谱);生成图像如下：放大后看到，信号在4HZ，8HZ处有冲击，符合要求。放大后看到，载波频率是5

11、00HZ，符合要求。放大后看到，只有下边带，上边带被抑制，符合要求。（四）FM信号实验代码：dt=0.001; %设定时间步长t=0:dt:1.5; %产生时间向量am=5; %设定调制信号幅度fm=6; %设定调制信号频率mt=am*cos(2*pi*fm*t); %调制信号fc=60; %设定载波频率ct=cos(2*pi*fc*t); %载波mf=10; %设定调频指数int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt; end %求信号m(t)的积分sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*mf*int

12、_mt); %调制信号figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,mt); %绘制调制信号的时域图title(调制信号的时域图);subplot(3,1,2);plot(t,ct); %绘制载波的时域图title(载波的时域图);subplot(3,1,3);plot(t,sfm); %绘制已调信号的时域图title(已调信号的时域图);%对调制信号m(t)求傅里叶变换ts=0.001; %抽样间隔fs=1/ts; %抽样频率df=0.25; %FFT的最小频率间隔m=am*cos(2*pi*fm*t); %原调制信号fs=1/ts;if nargin=2 n1=0;else

13、 n1=fs/df;endn2=length(m);n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2);M=fft(m,n);m=m,zeros(1,n-n2);df1=fs/n; M=M/fs; %缩放，便于在频谱图上观察f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; %时间向量对应的频率向量%对已调信号u求傅里叶变换fs=1/ts;if nargin=2 n1=0;else n1=fs/df;endn2=length(sfm);n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2);U=fft(sfm,n);u=sfm,zeros(1,n-n2)

14、;df1=fs/n; U=U/fs; %缩放figure(2)subplot(2,1,1)plot(f,abs(fftshift(M) %fftshift:将FFT中的DC分量移到频谱中心xlabel(频率f)title(原调制信号的频谱图)subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U)xlabel(频率f)title(已调信号的频谱图)figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,mt); %绘制调制信号的时域图title(调制信号的时域波形);subplot(3,1,2);plot(t,sfm); %绘制已调信号的时域图title(已调信号的时域波

15、形);nsfm=sfm; for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理 diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfmn = abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包络检波）zero=(max(diff_sfm)-min(diff_sfm)/2;diff_sfm1=diff_sfm-zero;subplot(3,1,3); %绘制解调信号的时域图plot(1:length(diff_sfm1)./1000,diff_sfm1./400,r); title(解调信号的时域波形);生成图像如下：放大后可以看到，调制信号频谱在6HZ处有冲击，符合要求；已调信号频谱宽度较宽，由BFM=2*（mf+1）*fm=2*(10+1)*6=132HZ,由图中可见，理论与实验结果一致。从图中可以看出，解调信号的包络与原调制信号是一致的。五、实验心得这次实验主要做了关于标准调幅波信号AM，抑制载波的双边带信号DSB，单边带信号SSB以及调频FM的仿真实验。通过实验，自己进一步掌握了AM,DSB,SSB及FM的联系与区别，理解了课本上的理论知识。通过实验的形式将理论知识加以应用，得出的实验结果又进一步论证了理论的正确性。专心-专注-专业