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基于Matlab的模拟(AM、FM、PM)调制系统仿真.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.26M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    通信系统模拟调制系统仿真
    一 课题内容
    AM FM PM 调制
    二 设计要求
    1.AM调制解调系统设计
    1.振幅调制产生原理
    3.信号解调思路
    matlab仿真
    1.载波信号与调制信号分析
    2.AM解调
    2．FM调制解调系统设计
    2.1 FM调制模型的建立
    2.2 调制过程分析
    2.3 FM解调模型的建立
    2.4 解调过程分析
    MATLAB源代码
    3 PM调制原理
    四．心得体会
    参考文献
    通信系统模拟调制系统仿真 一 课题内容 AM FM PM 调制 二 设计要求 1.掌握 AM FM PM 调制和解调原理。 2.学会 Matlab 仿真软件在 AM FM PM 调制和解调中的应用。 3.分析波形及频谱 1.AM 调制解调系统设计 1.振幅调制产生原理 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）。 在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与 调制信号波形呈线性关系。 设正弦载波为 )( tc  A cos( 0  t c ) 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 )(tm 。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号） 一般可以表示为 )( t  (M ，则已调信号 )(t 设调制信号 )(tm 的频谱为 ) (   sm 的频谱 ( )] M  c cos( (  c   c  t )  S ) s m m )( tAm ) MA [ 2 ) (mS ： 2.调幅电路方案分析 标准调幅波（AM）产生原理 调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的， 亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可 以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过 高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。 tccos 设 载 波 信 号 的 表 达 式 为 ， 调 制 信 号 的 表 达 式 为 tm )(  m cos A m t s ，则调幅信号的表达式为 )( t  [ A 0  ( tm )] cos c t AM 图 5.1 标准调幅波示意图 3.信号解调思路 从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation )，又称 为检波(detection )。对于振幅调制信号，解调(demodulation )就是从它的幅 度变化上提取调制信号的过程。解调(demodulation )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。 matlab 仿真 1.载波信号与调制信号分析 % ======================载波信号=========================== %载波信号 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; Uc=A0*cos(w0*t); figure(1); subplot(2,1,1); plot(t,Uc); title('载频信号波形'); axis([0,0.01,-15,15]); subplot(2,1,2); Y1=fft(Uc); plot(abs(Y1));title('载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,1000000]); %对载波信号进行傅里叶变换 1
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 载 频 信 号 波 形 10 0 -10 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 x 105 10 5 0 5800 载 波 信 号 频 谱 5850 5900 5950 6000 6050 6100 6150 6200 载波信号 % ======================调制信号============================== t=-1:0.00001:1; A1=5; %调制信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(2,1,1); plot(t,mes); xlabel('t'),title('调制信号'); subplot(2,1,2); Y2=fft(mes); plot(abs(Y2)); title('调制信号频谱'); axis([198000,202000,0,1000000]); % 对调制信号进行傅里叶变换 2
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 调 制 信 号 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 t 0.2 0.4 0.6 0.8 1 5 0 -5 -1 x 105 10 5 0 1.98 调 制 信 号 频 谱 1.985 1.99 1.995 2 2.005 2.01 2.015 2.02 x 105 % =======================AM 已调信号========================= 调制信号 %调制度 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; mes=A1*cos(0.001*w0*t); %消调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 subplot(2,1,1); plot(t,Uam); grid on; title('AM 调制信号波形'); subplot(2,1,2); Y3=fft(Uam); plot(abs(Y3)),grid; title('AM 调制信号频谱'); axis([5950,6050,0,500000]); % 对 AM 已调信号进行傅里叶变换 3
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 AM调 制 信 号 波 形 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 10 5 0 -5 -10 -1 x 105 AM调 制 信 号 频 谱 5 4 3 2 1 0 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 6030 6040 6050 AM 已调信号 %采样频率 Ft=2000; fpts=[100 120]; %通带边界频率 fp=100Hz，阻带截止频率 fs=120Hz mag=[1 0]; dev=[0.01 0.05]; %通带波动 1%，阻带波动 5% [n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord 估计采用凯塞窗设计的 FIR 滤 波器的参数 b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); [h,w]=freqz(b21,1); plot(w/pi,abs(h)); grid on %由 fir1 设计滤波器 %得到频率响应 2.AM 解调 %=========================AM 信号解调======================= t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; k=0.5 ; %DSB 前面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 %调制度 4
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 %对 AM 调制信号进行解调 Dam=Uam.*cos(w0*t); subplot(2,1,1); plot(t,Dam); grid on; title('滤波前 AM 解调信号波形'); subplot(2,1,2); Y5=fft(Dam); plot(abs(Y5)),grid; title('滤波前 AM 解调信号频谱'); axis([187960,188040,0,200000]); % 对 AM 解调信号进行傅里叶变换 滤 波 前 AM解 调 信 号 波 形 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 6 4 2 0 -1 x 105 滤 波 前 AM解 调 信 号 频 谱 2 1.5 1 0.5 0 1.8796 1.8797 1.8798 1.8799 1.88 1.8801 1.8802 1.8803 1.8804 x 105 %=======================AM 解调信号 FIR 滤波================= AM 解调信号 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; m=0.15; %调制度 Uc=A0.*cos(w0*t); subplot(5,2,1); plot(t,Uc); ************************************* ************************************** %载波信号 5
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 title('载波信号'); axis([0,0.01,-15,15]); T1=fft(Uc); subplot(5,2,2); plot(abs(T1)); title('载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,1000000]); mes=A1*cos(0.001*w0*t); subplot(5,2,3); plot(t,mes); title('调制信号'); T2=fft(mes); subplot(5,2,4); plot(abs(T2)); title('调制信号频谱'); axis([198000,202000,0,2000000]); Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); subplot(5,2,5); plot(t,Uam); title('已调信号'); T3=fft(Uam); subplot(5,2,6); plot(abs(T3)); title('已调信号频谱'); axis([5950,6050,0,500000]); Dam=Uam.*cos(w0*t); subplot(5,2,7); plot(t,Dam); title('滤波前的 AM 解调信号波形'); T4=fft(Dam); subplot(5,2,8); plot(abs(T4)); title('滤波前的 AM 解调信号频谱'); axis([187960,188040,0,200000]); z21=fftfilt(b21,Dam); subplot(5,2,9); plot(t,z21,'r'); %傅里叶变换 %调制信号 %AM 已调信号 ***************** %对 AM 已调信号进行解调 %求 AM 信号的频谱 %FIR 低通滤波 6
    基于 matlab 的 AM、FM、PM 调制系统仿真 title('滤波后的 AM 解调信号波形'); T5=fft(z21); subplot(5,2,10); plot(abs(T5),'r'); title('滤波后的 AM 解调信号频谱'); axis([198000,202000,0,200000]); %求 AM 信号的频谱 2．FM 调制解调系统设计 通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或 多个目的地。对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部 分组成。 发送端 信道 接收端 信息源 发送设备 信 道 接受设备 信息源 噪声源 通信系统一般模型 信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类 不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使 发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满 足原距离传输的需求。 信息源和发送设备统称为发送端。 发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基 带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱 搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。 信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信 号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。 信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时 也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所 以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。 在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。 调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号 的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于 信道多路复用的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的 抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。具体地讲，不同的调制方式产生的已 调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定 一个通信系统的性能。在本仿真的过程中我们选择用调频调制方法进行调制。 调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。 而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。 在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。 7
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