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利用MATLAB仿真AM DSB调制解调系统


利用 MATLAB 仿真 AM/DSB 调制解调系统
一、 系统概述
利用 MATLAB 的 GUI 设计一个仿真 AM/DSB 调制解调的系统。 输入不同的参数, 产生不同的载波信号、调制信号、调幅信号、解调后信号、滤波后信号。其中, 调幅有标准调幅(AM)和双边带调幅(DSB)两种方案,而滤波器也有 FIR 低通 滤波和 IIR 低通滤波两种选择。

二、背景知识
1.振幅调制 所谓调制, 就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上,再 由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。振幅调 制,就是由调制信号去控制高频载波的振幅,直至随调制信号做线性变化。在线 性调制系列中, 最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅, 简称为调幅 (AM) 。 为了提高传输的效率,还有载波受到抑制的双边带调幅波(DSB)和单边带调幅 波(SSB) 。本系统采用 AM 与 DSB 两种调制方式。 设正弦载波为

c(t ) ? A cos(?c t ? ?0 )
式中,A 为载波幅度; ?c 为载波角频率; ? 0 为载波初始相位(通常假设 ? 0 =0). 调制信号(基带信号)为 m(t ) 。根据调制的定义,振幅调制信号(已调信号)一 般可以表示为

sm (t ) ? Am(t ) cos(?c t )
设调制信号 m(t ) 的频谱为 M (? ) ,则已调信号 sm (t ) 的频谱 S m (? ) :
S m (? ) ? A [ M (? ? ?c ) ? M (? ? ?c )] 2

3.信号解调 从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调。对于振幅调制信号,解 调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调是调制的逆过程。 可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调, 让已调信号与本地恢复载波信号 相乘并通过低通滤波可获得解调信号。 4.滤波器 解调后的信号还需要进行低通滤波滤去高频部分才能获得所需信号。 低通滤波器种类繁多, 每一种原理各不相同。本系统有 FIR 与 IIR 两种滤波 器可供选择。

三、系统界面简介

如图所示,输入参数,选择调幅方案与滤波器后,点击不同的信号按钮,就 会在两个坐标系里分别出现该信号的时域波形图和频域波形图。 共有两种调幅方 案、两种滤波器、五种信号。

四、系统设计流程
1.初步设计界面。包括按钮的排列、面板和按钮组的组成和分布、坐标轴的数量 和位置以及输入参数的文本框的位置。 2.M 文件的编写。根据调制解调的知识,为信号按钮和文本框编写 callback 函 数。 3.系统调试,修改函数。

五、系统演示
注:本次演示使用系统默认参数 1. 选择调幅方案与滤波器。默认选择“标准调幅”与“FIR 低通滤波器” 。 2. 分别点击“载波信号”“调制信号”“调幅信号”“解调后信号”“滤波后 、 、 、 、 信号”按钮,出现如下图所示波形。

3. 改变滤波器,选择“IIR 低通滤波器” ,出现如下图所示波形。

4. 改变调幅方案,选择“双边带调幅(DSB)”,波形如下图所示。(调制信号 和载波信号与标准调幅时一样,故省略。)

5.在 “标准调幅” “FIR 滤波器” 与 条件下改变参数。 A2 改为 5, 改为 4000, 将 f 得到新的滤波后波形如下图所示。

6.点击退出,关闭窗口。

六、设计过程中出现的问题及解决办法
1.滤波器函数的编写。 滤波器是本系统最难设计的部分,通过网络的帮助,我搜索到了 MATLAB 中 设计滤波器的方法,大体就是利用函数 fir1 设计 FIR 滤波器,利用函数 butter,cheby1 和 ellip 设计 IIR 滤波器,利用函数 freqz 画出各步步器的频率 响应。在参考前辈高人的函数后,我终于编好了自己的两种滤波器函数。 2.文本框中参数输入的问题。 一开始,我将文本框“string”值设为系统默认值,又在 callback 函数中 编写了函数将文本框的“string”值赋给各系统参数,认为这样就能不用输入参 数直接点击按钮而出现波形。运行时,部分波形不能正常显示,多次试验结果都 一样, 始终找不到原因, 后来我试着重新输入一遍参数, 结果所有波形正常显示。 于是我明白了原因,我编写的文本框 callback 函数必须使用文本框才能触发,

也就是说必须输入参数函数才有作用。 为了一开始就能不用输入参数而采用默认参数画图,我在各文本框的 Create_Fcn 里将默认数值赋给各变量。最后问题圆满解决。

七、小结
通过本次作业我不仅巩固了课堂上学到的 GUI 设计方法,也学到了很多新的 实用 MATLAB 技能, 加深了对 MATLAB 的熟悉程度,同时也复习了学过的信号调制 解调知识,可谓一箭双雕。


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