1、通信工程專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告學(xué) 院 信息電子技術(shù)學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 通信工程班 級(jí) 12級(jí)1班學(xué) 籍 號(hào) 12109940123姓 名 陳晨指導(dǎo)教師 杜云明2016年01月06專(zhuān)業(yè)綜實(shí)訓(xùn)報(bào)告摘要本文主要研究?jī)?nèi)容是利用MATLAB實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅度調(diào)制與解調(diào)及MATLAB中信號(hào)表示的基本方法及繪圖函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的可視化表示。掌握信號(hào)與系統(tǒng)的分析方法。模擬信號(hào)的載波調(diào)制電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào)，而AM的調(diào)制與解調(diào)是最基本的，也是經(jīng)常用到的。AM是調(diào)幅，用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實(shí)現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實(shí)惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來(lái)便利。在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫氖找魴C(jī)也是采用了AM調(diào)制

2、方式，而且在軍事和民用領(lǐng)域都有十分重要的研究課題。調(diào)制就是使一個(gè)信號(hào)（如光、高頻電磁振蕩等）的某些參數(shù)（如振幅、頻率等）按照另一個(gè)欲傳輸?shù)男盘?hào)（如聲音、圖像等）的特點(diǎn)變化的過(guò)程。例如某中波廣播電臺(tái)的頻率為 540kHz ，這個(gè)頻率是指載波的頻率，它是由高頻電磁振蕩產(chǎn)生的等幅正弦波頻率。用所要傳播的語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)去改變高頻振蕩的幅度，使高頻振蕩的幅度隨語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)的變化而變化，這個(gè)控制過(guò)程就稱為調(diào)制。其中語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)，調(diào)制后的載波就載有調(diào)制信號(hào)所包含的信息，稱為已調(diào)波。關(guān)鍵詞：AM信號(hào)調(diào)制與解調(diào)前言模擬信號(hào)的載波調(diào)制電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào)，而AM的調(diào)制與解調(diào)是最基本的，也是

3、經(jīng)常用到的。 AM是調(diào)幅，用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實(shí)現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實(shí)惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來(lái)便利。在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫氖找魴C(jī)也是采用了AM調(diào)制方式，而且在軍事和民用領(lǐng)域都有十分重要的研究課題。調(diào)制就是使一個(gè)信號(hào)（如光、高頻電磁振蕩等）的某些參數(shù)（如振幅、頻率等）按照另一個(gè)欲傳輸?shù)男盘?hào)（如聲音、圖像等）的特點(diǎn)變化的過(guò)程。例如某中波廣播電臺(tái)的頻率為 540kHz ，這個(gè)頻率是指載波的頻率，它是由高頻電磁振蕩產(chǎn)生的等幅正弦波頻率。用所要傳播的語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)去改變高頻振蕩的幅度，使高頻振蕩的幅度隨語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)的變化而變化，這個(gè)控制過(guò)程就稱為調(diào)制。其中語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)叫做調(diào)制信

4、號(hào)，調(diào)制后的載波就載有調(diào)制信號(hào)所包含的信息，稱為已調(diào)波?；贛ATLAB實(shí)現(xiàn)AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆日{(diào)制的特點(diǎn)是載波的頻率始終保持不變，它的振幅卻是變化的。其幅度變化曲線與要傳遞的低頻信號(hào)是相似的。它的振幅變化曲線稱之為包絡(luò)線，代表了要傳遞的信息，見(jiàn)圖1。 幅度調(diào)制在中、短波廣播和通信中使用甚多。幅度調(diào)制的不足是抗干擾能力差，因?yàn)楦鞣N工業(yè)干擾和天電干擾都會(huì)以調(diào)幅的形式疊加在載波上，成為干擾和雜波。tt包絡(luò)線音頻信號(hào)調(diào)幅波載波圖1 幅度調(diào)制原理二、工作原理與計(jì)算AM是指調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使其隨調(diào)制信號(hào)呈線性變化的過(guò)程。AM信號(hào)的調(diào)制原理模型如圖2： 圖 2 AM信號(hào)的調(diào)

5、制原理模型為基帶信號(hào)，它可以是確知信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)，但通常認(rèn)為它的平均值為0.載波為 (1) (2)(1)、(2)式中，為載波振幅，為載波角頻率為載波的初始相位。三、步驟1.AM信號(hào)的波形和頻譜特性雖然實(shí)際模擬基帶信號(hào)是隨機(jī)的，但我們還是從簡(jiǎn)單入手，先考慮是確知信號(hào)的傅氏頻譜，然后在分析是隨機(jī)信號(hào)時(shí)調(diào)幅信號(hào)的功率譜密度?？芍?(3) 設(shè)m(t)的頻譜為M(w），由傅氏變換的理論可得已調(diào)信號(hào) (4)AM的波形和相應(yīng)的頻譜圖如圖3所示：1OOOOOttttO圖3 AM信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜可以看出，第一：AM的頻譜與基帶信號(hào)的頻譜呈線性關(guān)系，只是將基帶信號(hào)的頻譜搬移，并沒(méi)有產(chǎn)生新的頻譜成分，

6、因此AM調(diào)制屬于線性調(diào)制；第二：AM信號(hào)波形的包絡(luò)與基帶信號(hào)成正比，所以AM信號(hào)的解調(diào)即可以采用相干解調(diào)，也可以采用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。第三：AM的頻譜中含有載頻和上，下兩個(gè)邊帶，無(wú)論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息，股已調(diào)波形的帶寬為原基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即 （5）其中為調(diào)制信號(hào)的最高頻率 2.AM信號(hào)的解調(diào)原理及方式 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，解調(diào)是將位于載波的信號(hào)頻譜再搬回來(lái)，并且不失真的恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。對(duì)于幅度調(diào)制來(lái)說(shuō)，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。解調(diào)的方式有兩種：相干解調(diào)與非相干解調(diào)。相干解調(diào)適用于各種線性調(diào)制系統(tǒng)，非相干解調(diào)一般適用幅度調(diào)制（AM）信號(hào)。

7、AM信號(hào)的相干解調(diào)：所謂相干解調(diào)是為了從接受的已調(diào)信號(hào)中，不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，要求本地載波和接收信號(hào)的載波保證同頻同相。相干載波的一般模型如圖4：低通濾波器圖4 AM信號(hào)的相干解調(diào)原理框圖將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波，得(6) （7）由(6)、(7)式可知，只要用一個(gè)低通濾波器，就可以將第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分離，無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào) ： （8）相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)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(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。3.AM信號(hào)的非相干解調(diào)所謂非相干解調(diào)是在接收端解調(diào)信號(hào)時(shí)不需要本地載波，而是利用已調(diào)信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)來(lái)恢復(fù)原基帶信號(hào)。因此，

8、非相干解調(diào)一般只適用幅度調(diào)制（AM）系統(tǒng)。憂郁包絡(luò)解調(diào)器電路簡(jiǎn)單，效率高，所以幾乎所有的幅度調(diào)制（AM）接收機(jī)都采用這種電路。如下為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路。其利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將調(diào)幅高頻信號(hào)去掉一半，再利用電容器的充放電特性和低通濾波器濾去高頻分量，就可以得到與包絡(luò)線形狀相同的音頻信號(hào)。圖 5 AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理當(dāng)RC滿足條件時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出基本與輸入信號(hào)的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系，即 （9）其中，。隔去直流后就得到原信號(hào)。四問(wèn)題解決方法和仿真結(jié)果及結(jié)論為了驗(yàn)證算法的有效性，本文進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)。信號(hào)載波頻率為1kHz，采樣頻率為100kHz；調(diào)制信號(hào)為雙音信號(hào)，表達(dá)式為：

9、 (10）調(diào)制仿真了3種情況下AM信號(hào)，即滿調(diào)幅情況下的，欠調(diào)幅情況下的以及過(guò)調(diào)幅情況下的已調(diào)的AM信號(hào)。同時(shí)在滿調(diào)幅情況下的AM信號(hào)進(jìn)行了相干解調(diào)仿真，信號(hào)持續(xù)時(shí)間為0.1秒，即每次采集10000點(diǎn)進(jìn)行處理。加入噪聲為高斯白噪聲，信噪比從-5dB到5dB，步進(jìn)為1dB。圖6，圖7和圖8分別給出了調(diào)制信號(hào)波形以及在滿調(diào)幅情況下的，欠調(diào)幅情況下的以及過(guò)調(diào)幅情況下的已調(diào)的AM信號(hào)。圖9給出了信噪比為-5dB時(shí)的過(guò)調(diào)幅情況下的AM信號(hào)的相干解調(diào)結(jié)果。圖10，圖11和圖12分別給出了滿調(diào)幅情況下的AM信號(hào)在信噪比為-5dB，0dB和5dB情況下的相干解調(diào)結(jié)果。圖6滿調(diào)幅情況下的調(diào)制信號(hào)及已調(diào)AM信號(hào)

10、圖7調(diào)制信號(hào)與欠調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號(hào)圖8調(diào)制信號(hào)與過(guò)調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號(hào)圖9信噪比為-5dB時(shí)過(guò)調(diào)幅AM信號(hào)的相干解調(diào)結(jié)果圖10 信噪比為-5dB時(shí)滿調(diào)幅AM信號(hào)相干解調(diào)結(jié)果圖11 信噪比為0dB時(shí)滿調(diào)幅AM信號(hào)的相干解調(diào)結(jié)果圖12 信噪比為5dB時(shí)滿調(diào)幅AM信號(hào)相干解調(diào)結(jié)果從圖6到圖8可以看到在滿調(diào)幅與欠調(diào)幅情況下信號(hào)的包絡(luò)沒(méi)有發(fā)生失真，而在過(guò)調(diào)幅情況下信號(hào)的包絡(luò)發(fā)生了失真，因此，對(duì)于過(guò)調(diào)幅AM信號(hào)來(lái)說(shuō)，它并不適合用包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。但是利用相干解調(diào)的方法可以將過(guò)調(diào)幅AM信號(hào)正確解調(diào)出來(lái)。圖9給出了信噪比為-5dB時(shí)過(guò)調(diào)幅AM信號(hào)的相干解調(diào)結(jié)果。從結(jié)果可以看到，利用相干解調(diào)方法

11、對(duì)過(guò)調(diào)幅AM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，除了噪聲引起的失真以外，可以正確解調(diào)。從圖10到圖12可以看到AM信號(hào)的解調(diào)結(jié)果隨著信噪比的變化而變化。信噪比越大，解調(diào)信號(hào)越接近于原始的調(diào)制信號(hào)，也就是說(shuō)，噪聲越大對(duì)信號(hào)的解調(diào)結(jié)果的影響越大，噪聲越小，對(duì)信號(hào)的解調(diào)結(jié)果影響越小。AM信號(hào)的調(diào)制解調(diào)MATLAB程序如下：clcclear allclose allFs=100000;%sample frequency采樣頻率Fc=1000;% carrier frequency載波頻率Ts=0.1; % sample time 抽樣時(shí)間Ns=Fs*Ts; %length of signal信號(hào)總長(zhǎng)度t=0:1/Fs:(N

12、s-1)/Fs;A0=3; %A0=3,滿調(diào)幅；A0<3，過(guò)調(diào)幅情況；A0>3，欠調(diào)幅for snr=-5:5 %定義信噪比g1=2*cos(2*pi*50*t);% g1=3*cos(50*pi*t).*cos(50*pi*t);% g2=0;g2=cos(2*pi*20*t);% g2=3*sin(pi*100*(t-0.05)./(pi*100*(t-0.05);g=g1+g2; %原始調(diào)制信號(hào)figure(1)subplot(2,1,1)plot(g)x=ammod(g,Fc,Fs,0,A0); %ammod為模擬信號(hào)幅度調(diào)制功能，此式代表已調(diào)AM信號(hào)subplot(2,1

13、,2)plot(x)x1=hilbert(x);x1=awgn(x,snr); %按照信噪比加入高斯白噪聲y = x1(:);t = (0 : 1/Fs :(size(y,1)-1)/Fs)'t = t(:, ones(1, size(y, 2);z = y .* cos(2*pi * Fc * t );num,den = butter(5,Fc*2/Fs); %設(shè)計(jì)低通濾波器for i = 1 : size(y, 2)z(:, i) = filtfilt(num, den, z(:, i) * 2;endxx=z-A0;figure(2)plot(g)hold onplot(xx,'g')hold offend五運(yùn)行結(jié)果與分析：圖13圖14AM信號(hào)的解調(diào)結(jié)果隨著信噪比的變化而變化。信噪比越大，解調(diào)信號(hào)越接近于原始的調(diào)制信號(hào)，也就是說(shuō)，噪聲越大對(duì)信號(hào)的解調(diào)結(jié)果的影響越大，噪聲越小，對(duì)信號(hào)的解調(diào)結(jié)果影響越小。六參考文