3986.net
小网站 大容量 大智慧
当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

基于MATLAB的AM调制解调系统仿真报告


基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统 的仿真报告
XXXX-XXXX-XXXX-XXXX

V1.0

天津市智能信号与图像处理重点实验室
2013 年 10 月 29 日

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

修订历史记录
日期 2013-10-29 版本 V1.0 文档负责人 修改内容 创建文档

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 2 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

编制
姓名 签字 日期 电话

审查
姓名 签字 日期 电话

审核
姓名 签字 日期 电话

批准
姓名 签字 日期 电话

文档评审负责人:

参加评审人员:

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 3 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

目 录
1 引言 ............................................................................................................................................... 5 1.1 设计目的................................................................................................................................. 5 1.2 术语定义................................................................................................................................. 5 1.3 参考资料................................................................................................................................. 5 1.4 文档组织................................................................................................................................. 5 2 AM 调制解调 ................................................................................................................................ 6 2.1 AM 调制 ................................................................................................................................. 6 2.2 AM 解调 ................................................................................................................................. 7 3 基于 MATLAB 的 AM 仿真 ....................................................................................................... 8 3.1 仿真基本参数......................................................................................................................... 8 3.2 生成调制信号......................................................................................................................... 8 3.3 AM 调制器 ............................................................................................................................. 8 3.4 相干解调器............................................................................................................................. 9 4 仿真结果曲线 ............................................................................................................................ 10 4.1 发送信号波形和频谱........................................................................................................... 10 4.2 载波信号波形和频谱........................................................................................................... 12 4.3 AM 信号波形和频谱............................................................................................................ 14 4.4 相干解调波形和频谱........................................................................................................... 16 4.5 恢复信号波形和频谱........................................................................................................... 18 5 总结 ............................................................................................................................................. 20 6 程序附录 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 4 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

1 引言
1.1 设计目的
本报告依照传统模拟调制的规范,给出了 AM 调制解调的具体流程,重点研究了系统中 各阶段信号时域和频谱波形以及频谱的搬移变化,为 AM 调制解调系统信号波形的进一步深 入研究做了基础。

1.2 术语定义
本文档使用以下关键术语和简略语。 英文缩写 AM AWGN 英文全称 Amplitude Modulation Additive White Gaussian Noise 中文名称 幅度调制 加性高斯白噪声

1.3 参考资料
[1]通信原理(第六版)樊昌信 曹丽娜 编著 国防工业出版社 2007 年 1 月 [2]

1.4 文档组织
报告第二部分给出了 AM 调制解调的基本原理; 第三部分给出了系统在 MATLAB 里面的程 序调试及仿真; 第四部分给出了各仿真模块输出时域和频域波形, 并对比发射信号和接收信 号的时域波形;第五部分对报告进行了总结。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 5 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

2 AM 调制解调
信源信号 AM调制 信道 AM解调 信宿信号

加性噪声

图 1 AM 调制解调系统框图 图 1 显示给出了用于 AM 调制解调的系统框图。从图中可知,发送端信源信号 m(t ) 经 AM 调制器的调制后搭载高频载波发送出去,发送信道中经历加性高斯白噪声的干扰。接收
^

端信号经历 AM 解调器的解调输出,最终得到信宿信号 m (t ) 。

2.1 AM 调制

m(t)

+
Ao

×
cos(?t) c

sAM(t)

图 2 AM 调制模型 图 2 显示给出了 AM 调制的原理模型。从图中可知发送信号 m(t ) 和直流分量 A0 叠加后 乘以高频载波 cos(?c t ) 后即可形成 AM 调制信号。 具体时域表波形为:

s AM (t ) ? ? A0 ? m(t ) ? cos ?c (t ) ? A0 cos ?c (t ) ? m(t ) cos ?c (t )
对应的频谱波形为:

(1)

S AM ( f ) ?

A 1 ? M ( f ? fc ) ? M ( f ? fc )? ? 0 ?? ( f ? fc ) ? ? ( f ? fc )? 2 2

(2)

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 6 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

2.2 AM 解调

sm(t)

×
cos(?t) c

低通滤波器

sd(t)

图 3 AM 解调模型 图 3 显示给出了 AM 解调的数学模型。由上图可知,解调端信道输出信号 sm (t ) 乘以跟发 送端同频同相的高频载波 cos(?c t ) 后,经低通滤波器提取低频分量,即可得到原始的基带 调制信号。具体理论推导如下: 送入解调器的 AM 的表达为

sm (t ) ? ? A0 ? m(t )? ? cos(?ct )
与同频同相的相干载波相 c(t )= cos(?c t ) 乘后得

(3)

s p (t ) ? ? A0 ? m(t ) ? ? cos 2 (?ct ) 1 1 ? ? ? A0 ? m(t ) ? ? ? ? A0 ? m(t ) ? ? cos(2?ct ) 2 2
经历低通滤波器滤除高频信号后得 (4)

sd (t ) ?
再经过隔直流电容后

1 ? A0 ? m(t )? 2

(5)

1 s(t ) ? m(t ) 2

(6)

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 7 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

3 基于 MATLAB 的 AM 仿真
本仿真利用 MATLAB 自带函数仿真了 AM 系统各阶段信号的时域和频域波形, 并对比发射 信号和解调恢复信号的波形。

3.1 仿真基本参数
系统仿真前定义采样间隔 ts,载波频率 fc,噪声系数 sigma,和时间长度 t。 具体如下: %---------------------------------------------------------------ts=1.e-4; t=-0.04:ts:0.04 ; fc=500; sigma=0.3 ;

3.2 生成调制信号
仿真中采用时间长度[-0.02 0.02]高度为1的三角脉冲波形作为调制信号。 %---------------------------------------------------------------% 生成调制信号 m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02);%调整信号 m_sig 由两 个三角脉冲波形左右平移后叠加生成。

3.3 AM 调制器
在 MATLAB 中使用如下的语句对发射信号进行调制: %---------------------------------------------------------------% 调制过程 s_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t)); %AM信号由调制信号m_sig叠加直流分量后乘以载波并混以噪声形成。 cos(2*pi*fc*t);% 载波信号,fc为载波频率。 randn(size(t));%代表服从正态分布的噪声。 天津市智能信号与图像处理重点实验室 第 8 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

3.4 相干解调器
相干解调依靠接收端提供跟发送端同频同相的高频载波 cos(?c t ) 乘以接收信号,再经 低通滤波器提取低频分量来恢复出原调制信号。具体程序实现如下: %---------------------------------------------------------------% 产生本地接收载波 s_carr =cos(2*pi*fc*t);

% 同步解调 s_dem=s_am.*s_carr;

% 定义lfft变量 Lfft=length(t);%取时间区间的长度并赋值给Lfft。 Lfft=2^ceil(log2(Lfft)+1);%将Lfft重新转化成为更大的偶数Lfft。 ceil;%向正无穷大的方向取整

% 绘制解调后信号频谱 S_dem=fftshift(fft(s_dem,Lfft)/(length(t)));

% 生成低通滤波器 h=fir1(60,[B_m*ts]);%设计低通滤波器频域相应,其中滤波器阶数60,截至频率 75Hz。

% 低通滤波 s_rec=filter(h,1,s_dem); 理想低通滤波器filter滤除s_dem中的高频分量得恢复 % 信号s_rec。

% 绘制恢复信号频谱 S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t))); 天津市智能信号与图像处理重点实验室 第 9 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

4 仿真结果曲线
4.1 发送信号波形和频谱

2 1.5 1 0.5
m(t)

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005

0 0.005 t(sec)

0.01

0.015

0.02

0.025

图 4 发送信号时域波形 图 4 显示给出了用于调制的发送信号时域波形。 图中横坐标和纵坐标分别对应表示时间 和信号幅值。从图中可以明显看出发送信号为三角波信号。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 10 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3
M(f)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -150

-100

-50

0 f(Hz)

50

100

150

图 5 发送信号的频谱 图 5 显示给出了三角波发送信号对应的频谱。 图中横坐标表示频率, 纵坐标表示频谱幅 值。从图中可以看出信号频谱主要集中在低频段,而且信号带宽较窄,大约在 150Hz。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 11 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

4.2 载波信号波形和频谱

1.5

1

0.5
scarr( t)

0

-0.5

-1

-1.5 -5

-4

-3

-2

-1

0 t(sec)

1

2

3

4 x 10

5
-3

图 6 载波信号时域波形 图 6 显示给出了发送端调制基带信号所使用的载波波形。图中横坐标表示载波持续时 间,横坐标表示载波幅度。从图中可知本次调制使用的载波是幅度为 1,周期为 2.0 ?10 s ,
-3

频率为 500Hz 的余玄波。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 12 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3
S carr( f)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

-600

-400

-200

0 f(Hz)

200

400

600

图 7 载波信号频谱 图 7 显示给出了系统发射信号所需载波信号频谱。 图中横坐标表示频率, 纵坐标表示信 号频谱幅值。从图中可以明显看出载波频谱的中心频率分别为+500Hz,-500Hz。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 13 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

4.3 AM 信号波形和频谱

2 1.5 1 0.5
s AM( t)

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005

0 0.005 t(sec)

0.01

0.015

0.02

0.025

图 8 AM 信号波形(SNR=19.72dB) 图 8 显示给出了系统中经过 AM 调制后信号的时域波形。图中横坐标和纵坐标分别对应 表示时间和信号幅值。 从图中可知, 已调制信号的外包络仍然保持着跟调制信号相同的包络 特性。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 14 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3
S AM( f)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

-600

-400

-200

0 f(Hz)

200

400

600

图 9 AM 信号频谱波形(SNR=19.72dB) 图 9 显示给出了经历调制后信号所对应的频谱。 频谱图中横坐标表示频率, 纵坐标表示 频谱幅值。从图中可知:原发射信号经过调制后,频谱明显从原来的低频部分搬移到载波频 率对应的高频部分。 但由于已调制信号中直流分量的作用, 调制后信号频谱的幅值相比原调 制信号频谱幅值并没有完全减半。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 15 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

4.4 相干解调波形和频谱

2 1.5 1 0.5
s rect( t)

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005

0 0.005 t(sec)

0.01

0.015

0.02

0.025

图 10 经过相干解调后的时域信号波形 图 10 显示给出了相干解调中信号乘以跟发送载波同频的本地余玄波后的时域波形。图 中横坐标为时间轴,纵坐标表示信号幅值。从上述图中可知:AM 信号完整的输入波形转化 为单一极性输出,同时信号的频率增加。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 16 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

0.5

0.4
S rect( f)

0.3

0.2

0.1

0

-1000

-500

0 f(Hz)

500

1000

图 11 相干解调频谱 图 11 显示给出了信号通过相干解调乘以本地载波后对应频谱图。图中横坐标表示频率 变化范围,纵坐标表示频谱幅值。由上图对比图 9 可知,乘以本地载波后的信号频谱将 AM 信号频谱又重新的搬移,而在高频段仍然保留频谱分量。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 17 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

4.5 恢复信号波形和频谱

1

0.5
s rec( t)

0

-0.5 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005

0 0.005 t(sec)

0.01

0.015

0.02

0.025

图 12 经过低通滤波器后恢复信号时域波形(SNR=19.72dB) 图 12 显示给出了经过低通滤波器后恢复出的信号的时域波形。图中横坐标表示信号长 度时间坐标轴,纵坐标表示恢复信号的幅值。从图中可看出,恢复的信号波形基本上跟发送 端发送信号波形吻合。但由于受到噪声的影响,信号的包络发生了抖动。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 18 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3
S rec( f)

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -200

-150

-100

-50

0 f(Hz)

50

100

150

200

图 13 经历低通滤波器恢复信号频谱图 图 13 显示给出了相干解调信号经过低通滤波器后对应的频谱。上述图像中横坐标代表 频率变化,纵坐标表示频谱幅度变化。对比原发射信号频谱可知,此恢复出的信号频谱基本 跟发射信号频谱波形吻合并且带宽大约在 150Hz,说明能较好的恢复出原调制信号。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 19 页

基于 MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真报告

5 总结
本报告使用 MATLAB 软件仿真了 AM 调制解调系统中各阶段信号的时域和频谱波形, 更直 观的研究了信号在通过系统中各阶段的波形和频谱搬移变化情况。

天津市智能信号与图像处理重点实验室

第 20 页


推荐相关:

基于MATLAB的AM调制解调系统仿真_信息与通信_工程科技_专业资料。高频大作业-基于MATLAB的AM调制解调系统仿真基于MATLAB 的 AM 调制解调系统仿真摘要:振幅调制、...


基于Matlab的调制解调技术仿真_信息与通信_工程科技_专业资料。实验报告实验报告书---基于 Matlab 的调制解调技术仿真 基于 Matlab 的调制解调技术仿真 班级: 一、设...


40 附件 1 开题报告……….42 附件 2 ...通信原理与系统仿真实验的设计与应用[J].实验技术与管理, 2005...基于MATLAB的AM调制解调... 20页 免费 2FSK调制解...


基于Matlab的BPSK调制解调... 11页 2财富值 利用MATLAB仿真AM DSB调制... 6...基于Matlab调制与解调系统仿真 隐藏>> 西南科技大学 课程设计报告 课程名称: 数字...


MATLAB仿真AM调制解调 无线通信实验报告_信息与通信_工程科技_专业资料。无线通信...因此,非相干解调一般只适用幅 度调制(AM)系统。忧郁包络解调器电路简单,效率高...


基于matlab的通信仿真--... 2页 免费 基于Matlab调制与解调系... 15页 2下载券 基于Matlab的QAM调制系统... 17页 1下载券 基于Matlab的AM调制系统... 18页...


实验2:AM调制解调仿真_电子/电路_工程科技_专业资料。基于matlab的Simulink仿真实验报告 实验2:AM 调制解调仿真一、实验目的 1、 掌握 AM 的调制原理和 ...


大连理工大学实验报告学院(系) :姓名: 专业: 学号: 实验室: 班级: 组: ...Simulink 仿真 AM 调制解调系统一、实验程序和结果: 利用 matlab 中的 simulink...


AM调制解调报告)_信息与通信_工程科技_专业资料。基于matlab的调制解调成绩...通信系统复杂性不断增加,传统设计已不能适应发展的需要,通信系统模 拟仿真技术...


实验报告姓名: 学号: 班级: 组号: 李鹏博 2011300704 03041102 1 实验名称: 课程名称: 实验室名称: 实验日期: 模拟调制解调 数字信号处理 航海西楼 303 2014....

网站首页 | 网站地图
3986 3986.net
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@qq.com