基于MATLAB的AM信号的调制与解调 .doc
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1、设计题目 2FSK调制与解调系统仿真与分析学生信息姓名性别男班级通信1203学号任务要求1. 熟悉使用MATLAIB和simulink软件环境及使用方法,包括函数,原理和方法的应用。2. 熟悉AM调制与解调的方法。3. 调制出AM信号的时域波形图及频域波形图。所需实验设备、器材、软件计算机,Matlab软件设计与制作方案、所用方法及技术路线本设计研究的内容是利用MATLAB中的simulink的仿真功能来实现AM的调制与解调,实现步骤如下:1. 产生AM调制信号。2. 对信号进行调制,产生调制信号。3. 绘制调制及解调时域波形图和频谱图。4. 改变采样频率后,绘制调制及解调时域波形图和频谱图。
2、5. 加噪后,绘制调制及解调时域波形图和频谱图,分析噪声对调制信号和解调信号的影响。设计与制作进度第1周:分析题目,方案设计;第2周:软件设计;第3周:系统仿真,完成设计;第四周:完成报告。设计与制作完成情况这4周时间里,我们完成了对AM信号调制与解调的仿真,通过改变采样频率,绘制不同的时域波形图和频谱图,然后添加噪声,绘制时域波形图和频谱图,最后分析噪声对调制信号和解调信号的影响。 设计与制作收获及总结通过这次设计,学会了使用仿真软件 Matlab,复习了在通原课程中学习的AM调制与解调,对以后的学习和工作都起到了一定的作用,加强了动手能力和学业技能。这次课程设计我受益匪浅。 学生签字 年
3、月 日设计与制作成绩(五级制) 指导老师签字 年 月 日 教研室意见 教研室主任签字 年 月 日备注:学生除填写本表相应的内容外,还应撰写一份完整的设计与制作报告.基于MATLAB的AM信号的调制与解调 (陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业1203班,陕西 汉中 723003)指导教师:井敏英摘要: 本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法。不同的解调方法在不同的信噪比情况下的解调结果,那种方法更好,作出比较。进行AM信号的调制与解调。先从AM的调制研究,研究它的功能及在现实生活中的运用。其次研究AM的解调,以及一些有关的知识点,以及通过它在通信方面的运
4、用更加深入的了解它。从AM信号的数学模型及调制解调方式出发,得出AM调制与解调的框图和调制解调波形。利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制与解调,给出不同信噪比情况下的解调结果对比。关键词:AM信号;调制;解调;信噪比MATLAB. Modulation and demodulation of AM signal based on MATLAB(Grade 2012,Class 3,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi Univer
5、sity of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: Jing MingyingAbstract: The main content of this paper is to understand the mathematical model of the AM signal and the modulation and the demodulation method. Demodulation different methods in different circumstances of the demodulation signal to noi
6、se ratio the results of methods that better, to make the comparison. Requirement is more than double the sound and the AM signal modulation and demodulation. AM modulation first study of its function and in real life use. AM demodulation followed by research, as well as some related knowledge, as we
7、ll as through its use of communications more in-depth understanding of it. AM signal from the tone of the mathematical model and the modulation and demodulation methods, the two-tone AM signal to draw a mathematical model and the block diagram of modulation and demodulation and modulation and demodu
8、lation waveforms. MATLAB programming language to use to achieve the two-tone AM signal modulation and demodulation, given the different circumstances of the demodulation signal to noise ratio compared the results.Keywords: AM signal, Modulation, Demodulation, Noise ratio signal, MATLAB目 录1.绪论11.1 背景
9、以及意义11.2 发展前景12. AM信号调制原理以及特点32.1 噪声模型32.1.1 噪声的分类32.1.2 本文噪声模型32.2 通用调制模型42.3 AM信号的调制原理42.3.1 AM信号数字模型以及特点42.3.2 AM信号的波形和频谱特性53. AM信号的解调原理以及特点63.1 AM信号的解调原理及方式63.2 AM信号的相干解调63.3 AM信号的非相干解调64. 抗噪声性能的分析模型74.1 相干解调的抗噪声性能74.2非相干解调的抗噪声性能94.3小信噪比情况95. AM调制与解调的仿真95.1 AM调制95.1.1 建立仿真模型95.1.2 参数设置105.1.3 仿真
10、波形图125.2 AM信号的解调仿真135.2 .1AM相干解调模型仿真135.2.2参数设置135.2.3 仿真波形图145.2.4相干解调抗噪声性能分析156.AM信号的频谱分析167.总结20致谢21参考文献221.绪论1.1 背景以及意义现在的社会越来越发达,科学技术不断的在更新,在信号和模拟通信的中心问题是要把载有消息的信号经系统加工处理后,送入信道进行传送,从而实现消息的相互传递。消息是声音、图像、文字、数据等多种媒体的集合体。把消息通过能量转换器件,直接转变过来的电信号称为基带信号。基带信号有模拟基带信号和数字基带信号。它们多为低频带限信号(如:音频信号为303400Hz,图像信
11、号为06MHz),易受外来干扰的影响,还受到设备元器件的限制,且不易产生电磁波信号变化越快电磁辐射能力越强),不能进行无线传输也不能实现多路复用。为了克服以上缺点通过调制技术就可以把基带信号(也叫调制信号)变为具有一定带宽的适合于信道传输的频带信号。调制的过程也就是对信号进行频谱搬移的过程。我们把经过一定加工处理的含有消息的可解读的电信号称之为信息(1nformation),信息是一个不确定的概率的函数。信息的加工、处理和相互传递是现代通信的基础,是通信所要解决的实质问题。模拟信号的载波调制电路里面经常要用到调制与解调,而AM的调制与解调是最基本的,也是经常用到的。 AM是调幅(Amplitu
12、de Modulation),用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能,制造出很多有用又实惠的电子产品,为我们的生活带来便利。在我们日常生活中用的收音机也是采用了AM调制方式,而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。1.2 发展前景在无线电技术中,调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术,就没有无线电通信,没有广播和电视,也没有今天的 BP 寻呼、手持电话、传真、电脑通信及 Internet 国际互联网。调制就是使一个信号(如光、高频电磁振荡等)的某些参数(如振幅、频率等)按照另一个欲传输的信号(如声音、图像等)的特点变化的过程。例如某中波广播电台的频率为 540kHz ,这
13、个频率是指载波的频率,它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度,使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化,这个控制过程就称为调制。其中语言或音乐信号叫做调制信号,调制后的载波就载有调制信号所包含的信息,称为已调波。调制在无线电发信机中应用最广。图1-1为发信机的原理框图。高频振荡器负责产生载波信号,把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后,高频振荡被调制,经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。其中调制器有两个输入端和一个输出端。这两个输入分别为被调制信号和调制信号。一个输出就是合成的已调制的载波信号。例如,最简单的调制就是把两个输入信号分别
14、加到晶体管的基极和发射极,集电极输出的便是已调信号。为什么要用语言或音乐信号去控制高频振荡呢?原来要使信号的能量以电场和磁场的形式向空中发射出去传向远方,需要较高的振荡频率方能使电场和磁场迅速变化;同时信号的波长要与天线的长度相匹配。语言或音乐信号的频率太低,无法产生迅速变化的电场和磁场;相应地,它们的波长又太大,即使选用它的最高频率 20000Hz 来计算,其波长仍为 15000m ,实际上是不可能架设这么长的天线的。看来要把信号传递出去,必须提高频率,缩短波长。可是超过 20kHz 的高频信号,人耳就听不见了。为了解决这个矛盾,只有采用把音频信号“搭乘”在高频载波上,也就是调制,借助于高频
15、电磁波将低频信号发射出去,传向远方。图1-1 发信机的原理框图按照被调制信号参数的不同,调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度,则称这种调制方式为幅度调制,简称调幅;如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位,则称这种调制方式为频率调制或相位调制,简称调频或调相(调频与调相又统称调角)。幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变,它的振幅却是变化的。其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。它的振幅变化曲线称之为包络线,代表了要传递的信息,见图 1-2 。 幅度调制在中、短波广播和通信中使用甚多。幅度调制的不足是抗干扰能力差,因为各种工业干扰和天电干扰都会以调幅的形式叠加在载波上,成为干扰
16、和杂波3。图1.2 幅度调制原理解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说,解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。例如收音机里对调幅波的解调通常是利用二极管的单向导电特性,将调幅高频信号去掉一半,再利用电容器的充放电特性和低通滤波器滤去高频分量,就可以得到与包络线形状相同的音频信号,见图1-3 。对于频率调制来说,解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。频率解调要比幅度解调复杂,用普通检波电路是无法解调出调制信号的,必须采用频率检波方式,如各类鉴频器电路。关于鉴频器电路可参阅有关资料,这里不再细述。图1-3 包络检波原理 随着电脑的发展和普及,调制与解调
17、在电脑通信中也有着十分重要的作用。通过称为 Modem 的调制解调器,将电脑的数字信息转换成能沿着电话线传递的模拟形式,在接收端由 Modem 将它转换回数字信息。其中将数字信息转换成模拟形式称调制,将模拟形式转换回数字信息称为解调。信息经电脑及调制解调器后上了“信息高速公路”,世界各地的人们可以用电脑相互传递信息,远程通信已不再是困难的事情了。2. AM信号调制原理以及特点2.1 噪声模型2.1.1 噪声的分类噪声的种类可广义的分为人为噪声、自然噪声和内部噪声;也可以按噪声对线性谱的影响是加性的还是乘性的区分,乘性噪声又称为相关噪声;从信号分布来说,噪声主要可以分为以下几类:(1) 单频噪声
18、单频噪声可视为己调正弦波,但幅度、频率、相位实现不可预知。其特点为占有极窄的频带,但在频谱上的位置可实测。(2) 脉冲噪声脉冲噪声表现为时域波形中突然出现的窄脉冲,在时间上表现为无规则的突发的短促噪声。其特点是脉冲幅度大,持续时间短,相邻脉冲之间的安静时段较长。从频谱上看,频谱上脉冲噪声有较宽的频谱,但频谱越高,强度越小。(3) 起伏噪声起伏噪声是研究的重点。起伏噪声不可避免且普遍存在,是最基本的噪声来源。集中于调制解调器输入端的噪声通常是起伏噪声的一种变形,即带通型噪声。在调制信道中,可直接表示为窄带高斯噪声。相对于窄带高斯噪声,白噪声是非窄带噪声,白噪声是频谱在整个频率内部都是均匀分布的噪
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