畢業(yè)論文----基于matlab的am信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 背景以及意義1</p><p>　　1.2 發(fā)展前景1</p><p>　　第二章 AM信號(hào)的原理以及特點(diǎn)3</p><p>　　2.1

2、噪聲模型3</p><p>　　2.1.1 噪聲的分類(lèi)3</p><p>　　2.1.2 本文噪聲模型3</p><p>　　2.2 通用調(diào)制模型4</p><p>　　2.3 AM信號(hào)的調(diào)制原理5</p><p>　　2.3.1 AM信號(hào)數(shù)字模型以及特點(diǎn)5</p><p>　　2

3、.3.2 AM信號(hào)的波形和頻譜特性5</p><p>　　第三章AM信號(hào)的解調(diào)原理以及特點(diǎn)7</p><p>　　3.1 AM信號(hào)的解調(diào)原理及方式7</p><p>　　3.2AM信號(hào)的相干解調(diào)7</p><p>　　3.3AM信號(hào)的非相干解調(diào)7</p><p>　　3.4 抗噪聲性能的分析模型8

4、</p><p>　　3.5 相干解調(diào)的抗噪聲性能8</p><p>　　3.6 非相干解調(diào)的抗噪聲性能10</p><p>　　3.6.1 大信噪比的情況10</p><p>　　3.6.2 小信噪比情況11</p><p>　　第四章 仿真結(jié)果及結(jié)論12</p><p>　　參

5、考文獻(xiàn)（References）17</p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　附 錄19</b></p><p>　　基于MATLAB的AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) </p><p>　　摘要：現(xiàn)在的社會(huì)越來(lái)越發(fā)達(dá)，科學(xué)技術(shù)不斷的在更新，在信號(hào)和模擬電路里面經(jīng)常要

6、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。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。 </p><p>　　本文主要的研究?jī)?nèi)容是了解AM信號(hào)的數(shù)學(xué)模型及調(diào)制方式以及其解調(diào)的方法。不同的解調(diào)方法在不同的信噪比情況下的解調(diào)結(jié)果，那種方法更好，作出比較

7、。要求是進(jìn)行雙音及以上的AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。先從AM的調(diào)制研究，研究它的功能及在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用。其次研究AM的解調(diào)，以及一些有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，以及通過(guò)它在通信方面的運(yùn)用更加深入的了解它。從單音AM信號(hào)的數(shù)學(xué)模型及調(diào)制解調(diào)方式出發(fā)，得出雙音AM信號(hào)的數(shù)學(xué)模型及其調(diào)制與解調(diào)的框圖和調(diào)制解調(diào)波形。利用MATLAB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)雙音AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，給出不同信噪比情況下的解調(diào)結(jié)果對(duì)比。</p><p>　　關(guān)鍵詞：A

8、M信號(hào)，調(diào)制，解調(diào)，信噪比，MATLAB </p><p>　　Modulation and demodulation of AM signal</p><p>　　based on MATLAB</p><p>　　Abstract: Society becomes more developed now, science and technology in the

9、 update, in which signal and analog circuits often used in modulation and demodulation, and AM modulation and demodulation is the most basic, is also frequently used. To participate in the identification of such artifici

10、al methods, the ruling includes subjective factors, will vary from person to person, can identify the type of modulation is very limited. Automatic modulation recognition technology can be overcome not onl</p><

11、;p>　　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 demodulatio

12、n signal to noise 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 i

13、n real life use. AM demodulation followed by research, as well as so</p><p>　　Keyword: AM signal, Modulation, Demodulation, Noise ratio signal, MATLAB</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

14、;<p>　　1.1 背景以及意義</p><p>　　現(xiàn)在的社會(huì)越來(lái)越發(fā)達(dá)，科學(xué)技術(shù)不斷的在更新，在信號(hào)和模擬通信的中心問(wèn)題是要把載有消息的信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)加工處理后，送入信道進(jìn)行傳送，從而實(shí)現(xiàn)消息的相互傳遞。消息是聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等多種媒體的集合體。把消息通過(guò)能量轉(zhuǎn)換器件，直接轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的電信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)有模擬基帶信號(hào)和數(shù)字基帶信號(hào)。它們多為低頻帶限信號(hào)(如：音頻信號(hào)為30—3400H

15、z，圖像信號(hào)為0—6MHz)，易受外來(lái)干擾的影響，還受到設(shè)備元器件的限制，且不易產(chǎn)生電磁波信號(hào)變化越快電磁輻射能力越強(qiáng))，不能進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸也不能實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。為了克服以上缺點(diǎn)通過(guò)調(diào)制技術(shù)就可以把基帶信號(hào)(也叫調(diào)制信號(hào))變?yōu)榫哂幸欢◣挼倪m合于信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)。調(diào)制的過(guò)程也就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移的過(guò)程。我們把經(jīng)過(guò)一定加工處理的含有消息的可解讀的電信號(hào)稱(chēng)之為信息(1nformation)，信息是一個(gè)不確定的概率的函數(shù)。信息的加工、處理和相

16、互傳遞是現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)，是通信所要解決的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。</p><p>　　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。 </p><p>　　AM是調(diào)幅（Amplitude Modulation）[1]，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)

17、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。</p><p><b>　　1.2 發(fā)展前景</b></p><p>　　在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中，調(diào)制與解調(diào)占有十分重要的地位。假如沒(méi)有調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，就沒(méi)有無(wú)線(xiàn)電通信，沒(méi)有廣播和電視，也沒(méi)有今天的 BP 尋呼、手持電話(huà)、傳真、電腦通信及 Internet 國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　調(diào)制就是

18、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(chēng)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(chēng)為已調(diào)波[1]。&l

19、t;/p><p>　　調(diào)制在無(wú)線(xiàn)電發(fā)信機(jī)中應(yīng)用最廣。圖1.2.1為發(fā)信機(jī)的原理框圖。高頻振蕩器負(fù)責(zé)產(chǎn)生載波信號(hào)，把要傳送的信號(hào)與高頻振蕩信號(hào)一起送入調(diào)制器后，高頻振蕩被調(diào)制，經(jīng)放大后由天線(xiàn)以電磁波的形式輻射出去。其中調(diào)制器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。這兩個(gè)輸入分別為被調(diào)制信號(hào)和調(diào)制信號(hào)。一個(gè)輸出就是合成的已調(diào)制的載波信號(hào)。例如，最簡(jiǎn)單的調(diào)制就是把兩個(gè)輸入信號(hào)分別加到晶體管的基極和發(fā)射極，集電極輸出的便是已調(diào)信號(hào)。<

20、;/p><p>　　為什么要用語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)去控制高頻振蕩呢？原來(lái)要使信號(hào)的能量以電場(chǎng)和磁場(chǎng)的形式向空中發(fā)射出去傳向遠(yuǎn)方，需要較高的振蕩頻率方能使電場(chǎng)和磁場(chǎng)迅速變化；同時(shí)信號(hào)的波長(zhǎng)要與天線(xiàn)的長(zhǎng)度相匹配。語(yǔ)言或音樂(lè)信號(hào)的頻率太低，無(wú)法產(chǎn)生迅速變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；相應(yīng)地，它們的波長(zhǎng)又太大，即使選用它的最高頻率 20000Hz 來(lái)計(jì)算，其波長(zhǎng)仍為 15000m ，實(shí)際上是不可能架設(shè)這么長(zhǎng)的天線(xiàn)的。看來(lái)要把信號(hào)傳遞出去，必須提

21、高頻率，縮短波長(zhǎng)?？墒浅^(guò) 20kHz 的高頻信號(hào)，人耳就聽(tīng)不見(jiàn)了。為了解決這個(gè)矛盾，只有采用把音頻信號(hào)“搭乘”在高頻載波上，也就是調(diào)制，借助于高頻電磁波將低頻信號(hào)發(fā)射出去，傳向遠(yuǎn)方[2-3]。</p><p>　　圖1.2.1 發(fā)信機(jī)的原理框圖</p><p>　　按照被調(diào)制信號(hào)參數(shù)的不同，調(diào)制的方式也不同。如果被控制的參數(shù)是高頻振蕩的幅度，則稱(chēng)這種調(diào)制方式為幅度調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)幅；如果被控

22、制的參數(shù)是高頻振蕩的頻率或相位，則稱(chēng)這種調(diào)制方式為頻率調(diào)制或相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻或調(diào)相（調(diào)頻與調(diào)相又統(tǒng)稱(chēng)調(diào)角）。</p><p>　　幅度調(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(xiàn)與要傳遞的低頻信號(hào)是相似的。它的振幅變化曲線(xiàn)稱(chēng)之為包絡(luò)線(xiàn)，代表了要傳遞的信息，見(jiàn)圖 1.2.2 。 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

23、式疊加在載波上，成為干擾和雜波[3]。</p><p>　　圖1.2.2 幅度調(diào)制原理</p><p>　　解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，它的作用是從已調(diào)波信號(hào)中取出原來(lái)的調(diào)制信號(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。例如收音機(jī)里對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)通常是利用二極管的單向?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(xiàn)形狀相同的音

24、頻信號(hào)，見(jiàn)圖1.2.3 。對(duì)于頻率調(diào)制來(lái)說(shuō)，解調(diào)是從它的頻率變化提取調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。頻率解調(diào)要比幅度解調(diào)復(fù)雜，用普通檢波電路是無(wú)法解調(diào)出調(diào)制信號(hào)的，必須采用頻率檢波方式，如各類(lèi)鑒頻器電路。關(guān)于鑒頻器電路可參閱有關(guān)資料，這里不再細(xì)述。</p><p>　　圖1.2.3 包絡(luò)檢波原理</p><p>　　隨著電腦的發(fā)展和普及，調(diào)制與解調(diào)在電腦通信中也有著十分重要的作用。通過(guò)稱(chēng)為 Modem 的

25、調(diào)制解調(diào)器，將電腦的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成能沿著電話(huà)線(xiàn)傳遞的模擬形式，在接收端由 Modem 將它轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信息。其中將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬形式稱(chēng)調(diào)制，將模擬形式轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信息稱(chēng)為解調(diào)。信息經(jīng)電腦及調(diào)制解調(diào)器后上了“信息高速公路”，世界各地的人們可以用電腦相互傳遞信息，遠(yuǎn)程通信已不再是困難的事情了。</p><p>　　第二章 AM信號(hào)的原理以及特點(diǎn)</p><p><b>　　2.1 噪

26、聲模型</b></p><p>　　2.1.1 噪聲的分類(lèi)</p><p>　　噪聲的種類(lèi)可廣義的分為人為噪聲、自然噪聲和內(nèi)部噪聲；也可以按噪聲對(duì)線(xiàn)性譜的影響是加性的還是乘性的區(qū)分，乘性噪聲又稱(chēng)為相關(guān)噪聲；從信號(hào)分布來(lái)說(shuō)，噪聲主要可以分為以下幾類(lèi)[4-5]：</p><p><b>　　(1) 單頻噪聲</b></p>

27、<p>　　單頻噪聲可視為己調(diào)正弦波，但幅度、頻率、相位實(shí)現(xiàn)不可預(yù)知。其特點(diǎn)為占有極窄的頻帶，但在頻譜上的位置可實(shí)測(cè)。</p><p><b>　　(2) 脈沖噪聲</b></p><p>　　脈沖噪聲表現(xiàn)為時(shí)域波形中突然出現(xiàn)的窄脈沖，在時(shí)間上表現(xiàn)為無(wú)規(guī)則的突發(fā)的短促噪聲。其特點(diǎn)是脈沖幅度大，持續(xù)時(shí)間短，相鄰脈沖之間的安靜時(shí)段較長(zhǎng)。從頻譜上看，頻譜上脈沖噪

28、聲有較寬的頻譜，但頻譜越高，強(qiáng)度越小。</p><p><b>　　(3) 起伏噪聲</b></p><p>　　起伏噪聲是研究的重點(diǎn)。起伏噪聲不可避免且普遍存在，是最基本的噪聲來(lái)源。集中于調(diào)制解調(diào)器輸入端的噪聲通常是起伏噪聲的一種變形，即帶通型噪聲。在調(diào)制信道中，可直接表示為窄帶高斯噪聲。</p><p>　　相對(duì)于窄帶高斯噪聲，白噪聲是非窄

29、帶噪聲，白噪聲是頻譜在整個(gè)頻率內(nèi)部都是均勻分布的噪聲，它在任意兩個(gè)時(shí)刻內(nèi)的隨機(jī)變量都是不相關(guān)的。</p><p>　　起伏噪聲可近似地看作高斯噪聲，且在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)具有平坦功率譜密度，可近似表述為高斯白噪聲。</p><p>　　(4) 平穩(wěn)非平穩(wěn)噪聲</p><p>　　平穩(wěn)噪聲是統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化的一類(lèi)噪聲，而非平穩(wěn)噪聲指統(tǒng)計(jì)特性隨時(shí)間變化的一類(lèi)噪聲。應(yīng)

30、該說(shuō)，非平穩(wěn)噪聲在實(shí)際存在中比平穩(wěn)噪聲更有研究意義。</p><p>　　2.1.2 本文噪聲模型</p><p>　　通常認(rèn)為背景噪聲模型為具有雙邊譜密度的高斯隨機(jī)過(guò)程。以概率隨機(jī)取個(gè)數(shù)值中的某個(gè)值(代表時(shí)刻點(diǎn))。若取，，則噪聲模型可以簡(jiǎn)化為譜密度為的平穩(wěn)加性高斯白噪聲。信道的參數(shù)不可能是一直恒定的，它有可能會(huì)發(fā)生突變，這體現(xiàn)在時(shí)間下標(biāo)上。但通常認(rèn)為在考察時(shí)間段內(nèi)，這種突變發(fā)生的概率是很

31、小的，即認(rèn)為信道在考察時(shí)間段內(nèi)是平穩(wěn)的AWGN信道[3]。因此本文認(rèn)為信道中的噪聲都是平穩(wěn)加性高斯白噪聲。</p><p>　　圖2.1.1給出了高斯白噪聲的時(shí)域波形及頻譜。</p><p>　　圖2.1.1 高斯白噪聲的時(shí)域波形及其頻譜</p><p>　　從圖2.1.1可以看出，高斯白噪聲在時(shí)域的顯著特征是波形比較雜亂，沒(méi)有任何的規(guī)律可言；在頻域的顯著特征是頻譜

32、非常平坦，其功率在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)均勻分布。</p><p>　　2.2 通用調(diào)制模型 </p><p>　　從理論上來(lái)說(shuō)，各種信號(hào)都可以用正交調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其時(shí)域形式都可以表示為：</p><p><b>　　(2.2.1)</b></p><p>　　若調(diào)制信號(hào)在數(shù)字域上實(shí)現(xiàn)時(shí)要對(duì)式(2.2.1)進(jìn)行數(shù)字化：&l

33、t;/p><p><b>　　(2.2.2)</b></p><p>　　從式(2.2.1)和式(2.2.2)可以看出，調(diào)制信號(hào)的信息都應(yīng)該包括在和內(nèi)。圖2.2.1給出了調(diào)制信號(hào)的正交調(diào)制框圖。</p><p>　　本文規(guī)定所有調(diào)制信號(hào)所調(diào)制時(shí)所用載波的初始相位均為0，在后面的分析中不再另作說(shuō)明。</p><p>　　圖2.

34、2.1 調(diào)制信號(hào)正交調(diào)制框圖</p><p>　　2.3 AM信號(hào)的調(diào)制原理</p><p>　　2.3.1 AM信號(hào)數(shù)字模型以及特點(diǎn)</p><p>　　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(xiàn)性變化的過(guò)程。AM信號(hào)的調(diào)制原理模型如下[6]：</p><p>　　圖 2.3.1 AM信號(hào)的調(diào)制原理模型</p>

35、<p>　　M（t）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.</p><p><b>　　載波為</b></p><p><b>　?。?.3.1）</b></p><p>　　上式中，為載波振幅，為載波角頻率為載波的初始相位。</p><p>　　2.3

36、.2 AM信號(hào)的波形和頻譜特性</p><p>　　雖然實(shí)際模擬基帶信號(hào)m(t)是隨機(jī)的，但我們還是從簡(jiǎn)單入手，先考慮m(t)是確知信號(hào)的傅氏頻譜，然后在分析m(t)是隨機(jī)信號(hào)時(shí)調(diào)幅信號(hào)的功率譜密度。</p><p><b>　　可知[7]</b></p><p><b>　　(2.3.2)</b></p>

37、<p>　　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) </p><p><b>　　(2.3.3)</b></p><p>　　AM的波形和相應(yīng)的頻譜圖如下</p><p>　　圖2.3.2 AM信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜</p><p>　　可以看出，第一：AM的頻譜與基帶信號(hào)的頻譜呈線(xiàn)性關(guān)系，只

38、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，因此AM調(diào)制屬于線(xiàn)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</p><p><b>　　(2.3.4) </b></p&

39、gt;<p>　　其中為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。</p><p>　　第三章AM信號(hào)的解調(diào)原理以及特點(diǎn)</p><p>　　3.1 AM信號(hào)的解調(diào)原理及方式</p><p>　　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)。</p><p>　　解調(diào)的方式有兩種[6]：相干解調(diào)與非相干解調(diào)。相干解調(diào)適用于各種線(xiàn)

40、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)。</p><p><b>　　AM信號(hào)的相干解調(diào)</b></p><p>　　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下：</p><p>　　圖3.2.1 AM信號(hào)的相干解調(diào)原理框圖</p>&

41、lt;p>　　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</p><p><b>　　(3.2.1)</b></p><p>　　由上式可知，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) </p><p><b>　　(3.2.2)</b></p><p>

42、　　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(mǎn)足，則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。</p><p>　　AM信號(hào)的非相干解調(diào)</p><p>　　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)[7]。因此，非相干解調(diào)一般只適用幅度調(diào)制（AM）系統(tǒng)。憂(yōu)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

43、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。</p><p>　　圖 3.3.1 AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理</p><p>　　當(dāng)RC滿(mǎn)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(xiàn)性關(guān)系，即</p><p><b>　　(3.3.1)</b></p><p>　　其中，。隔去直流后就得到原信號(hào)<

44、/p><p>　　3.4 抗噪聲性能的分析模型</p><p>　　各種線(xiàn)性已調(diào)信號(hào)在傳輸過(guò)程中不可避免地要受到噪聲的干擾，為了討論問(wèn)題的簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們這里只研究加性噪聲對(duì)信號(hào)的影響。因此，接收端收到的信號(hào)是發(fā)送信號(hào)與加性噪聲之和[8]。</p><p>　　由于加性噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能主要用解調(diào)器的抗噪聲性能來(lái)衡量。為了對(duì)不同調(diào)制

45、方式下各種解調(diào)器性能進(jìn)行度量，通常采用信噪比增益G（又稱(chēng)調(diào)制制度增益）來(lái)表示解調(diào)器的抗噪聲性能，即[9] </p><p><b>　?。?.4.1）</b></p><p>　　有加性噪聲時(shí)解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型如圖</p><p>　　圖 3.4.1 AM信號(hào)的解調(diào)原理圖</p><p>　　圖中為已調(diào)信號(hào)，n(t)為加性

46、高斯白噪聲。 和n(t)首先經(jīng)過(guò)一帶通濾波器，濾出有用信號(hào)，濾除帶外的噪聲。經(jīng)過(guò)帶通濾波器后到達(dá)解調(diào)器輸入端的信號(hào)為，噪聲為高斯窄帶噪聲，顯然解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號(hào)的帶寬是相同的。最后經(jīng)解調(diào)器解調(diào)輸出的有用信號(hào)為，噪聲為。</p><p>　　3.5 相干解調(diào)的抗噪聲性能</p><p>　　各種線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的相干解調(diào)模型如下圖所示。</p><p>　　

47、圖3.5.1 線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的相干解調(diào)模型</p><p>　　圖中可以是各種調(diào)幅信號(hào)，如AM、DSB、SSB和VSB，帶通濾波器的帶寬等于已調(diào)信號(hào)帶寬[10]。下面討論各種線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能[11]。</p><p>　　AM信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為</p><p><b>　　(3.5.1)</b></p><p>　

48、　通過(guò)分析可得AM信號(hào)的平均功率為</p><p><b>　　(3.5.2)</b></p><p>　　又已知輸入功率, 其中B表示已調(diào)信號(hào)的帶寬。</p><p>　　由此可得AM信號(hào)在解調(diào)器的輸入信噪比為</p><p><b>　　(3.5.3)</b></p><p&

49、gt;　　AM信號(hào)經(jīng)相干解調(diào)器的輸出信號(hào)為</p><p><b>　　(3.5.4)</b></p><p>　　因此解調(diào)后輸出信號(hào)功率為</p><p><b>　　(3.5.5)</b></p><p>　　在上圖中輸入噪聲通過(guò)帶通濾波器之后，變成窄帶噪聲，經(jīng)乘法器相乘后的輸出噪聲為</

50、p><p><b>　　(3.5.6)</b></p><p><b>　　經(jīng)LPF后， </b></p><p><b>　　(3.5.7)</b></p><p>　　因此解調(diào)器的輸出噪聲功率為</p><p><b>　　(3.5.8)<

51、;/b></p><p>　　可得AM信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)器后的輸出信噪比為</p><p><b>　　(3.5.9)</b></p><p>　　由上面分析的解調(diào)器的輸入、輸出信噪比可得AM信號(hào)的信噪比增益為</p><p><b>　　(3.5.10)</b></p><p&

52、gt;　　3.6 非相干解調(diào)的抗噪聲性能</p><p>　　只有AM信號(hào)可以采用非相干解調(diào)[12]。實(shí)際中，AM信號(hào)常采用包絡(luò)檢波器解調(diào)，有噪聲時(shí)包絡(luò)檢波器的數(shù)字模型如下：</p><p>　　圖3.6.1 有噪聲時(shí)包絡(luò)檢波器的數(shù)字模型</p><p>　　設(shè)包絡(luò)檢波器輸入信號(hào)為</p><p>　　，其中 (3

53、.6.1)</p><p><b>　　輸入噪聲為</b></p><p><b>　　(3.6.2)</b></p><p>　　顯然，解調(diào)器輸入信噪功率</p><p><b>　　(3.6.3)</b></p><p><b>　　噪聲功

54、率</b></p><p><b>　　(3.6.4)</b></p><p>　　3.6.1 大信噪比的情況</p><p>　　所謂大信噪比是指輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度[13]。即滿(mǎn)足條件</p><p>　　由此可知，包絡(luò)檢波器輸出的有用信號(hào)是,輸出噪聲是，信號(hào)與噪聲是分開(kāi)的。直流成分可被低通濾波器濾

55、除。故輸出的平均信號(hào)功率及平均噪聲功率分別為</p><p><b>　　(3.6.5)</b></p><p><b>　　于是，可以得到</b></p><p><b>　　(3.6.7)</b></p><p>　　此結(jié)果與相干解調(diào)時(shí)得到的噪聲增益一致?？梢?jiàn)在大噪聲比情況

56、下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)性能相同。</p><p>　　3.6.2 小信噪比情況</p><p>　　所謂小信噪比是指噪聲幅度遠(yuǎn)大于信號(hào)幅度。在此情況下，包絡(luò)檢波器會(huì)把有用信號(hào)擾亂成噪聲，即有用信號(hào)“淹沒(méi)”在噪聲中，這種現(xiàn)象通常稱(chēng)為門(mén)限效應(yīng)。進(jìn)一步說(shuō)，所謂門(mén)限效應(yīng)，就是當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個(gè)特定的數(shù)值后，檢波器輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象[14-16]。&

57、lt;/p><p>　　小信噪比輸入時(shí)，包絡(luò)檢波器輸出信噪比計(jì)算很復(fù)雜，而且詳細(xì)計(jì)算它一般也無(wú)必要。</p><p>　　第四章 仿真結(jié)果及結(jié)論</p><p>　　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：，調(diào)制仿真了3種情況下AM信號(hào)，即滿(mǎn)調(diào)幅情況下的，欠調(diào)幅情況下的以及過(guò)調(diào)幅情況

58、下的已調(diào)的AM信號(hào)。同時(shí)在滿(mǎn)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4.1，圖4.2和圖4.3分別給出了調(diào)制信號(hào)波形以及在滿(mǎn)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4.4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4.5，圖4.6和圖4.7分別給出了滿(mǎn)調(diào)幅情況下的AM信號(hào)在

59、信噪比為-5dB，0dB和5dB情況下的相干解調(diào)結(jié)果。</p><p>　　圖4.1 滿(mǎn)調(diào)幅情況下的調(diào)制信號(hào)及已調(diào)AM信號(hào)</p><p>　　4.2 調(diào)制信號(hào)與欠調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號(hào) </p><p>　　圖4.3 調(diào)制信號(hào)與過(guò)調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號(hào)</p><p>　　圖4.4 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<

60、/p><p>　　圖4.5 信噪比為-5dB時(shí)滿(mǎn)調(diào)幅AM信號(hào)相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　圖4.6 信噪比為0dB時(shí)滿(mǎn)調(diào)幅AM信號(hào)的相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　圖4.7 信噪比為5dB時(shí)滿(mǎn)調(diào)幅AM信號(hào)相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　從圖4.1到圖4.3可以看到在滿(mǎn)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

61、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4.4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)。</p><p>　　從圖4.5到圖4.7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)

62、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。</p><p>　　參考文獻(xiàn)（References）</p><p>　　[1] 詹亞鋒. 通信信號(hào)自動(dòng)制式識(shí)別及參數(shù)估計(jì)[D]. 清華大學(xué), 2004.</p><p>　　[2] Liang Hong, K.C.Ho. Identification of digita

63、l modulation types using the wavelet transform [C]. MILCOM 1999. 1999 IEEE, 1(3): 427～431.</p><p>　　[3] 陳潔，焦振宇. 基于MATLAB7.0 的信號(hào)調(diào)制與解調(diào)分析[J]. 山西電子技術(shù). 2006(5): 34~37.</p><p>　　[4] Weaver D K.A Thir

64、d of Generating and Detection of Single Sideband Signals.Proceedings of the IRE ,1956, (44)12: 1703-1705</p><p>　　[5] 王志剛 基于軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的信號(hào)識(shí)別與調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 鄭州信息工程大學(xué) 2004，3</p><p>　　[6] 李進(jìn)亮. 移動(dòng)通信100年，移動(dòng)通信（在線(xiàn)

65、期刊），移動(dòng)通信國(guó)家工程研究院，2002，2.</p><p>　　[7] 蘇小妹 微計(jì)算機(jī)信息[J] 航空電子技術(shù) 2005（21）125-126</p><p>　　[8] 傅祖蕓. 信息論基礎(chǔ)理論與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[9] John G. Proakis. Digital Communications[M].

66、Third Edition 1995.</p><p>　　[10] 汪浩 軟件無(wú)線(xiàn)電調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真與實(shí)現(xiàn) 航空電子技術(shù) 2005（36）57-59</p><p>　　[11] 張申 軟件無(wú)線(xiàn)電中的解調(diào)調(diào)制技術(shù)研究 安徽電子技術(shù) 2008（4）9-11</p><p>　　[12] 樊昌信等.通信原理[M]（第1版至第5版）.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1980-2

67、005</p><p>　　[13] 藍(lán)洋 淺述軟件無(wú)線(xiàn)電中的解調(diào)調(diào)制理論 南京大學(xué) 2008（27）23-25</p><p>　　[14] 宋輝. 通信信號(hào)的特征分析、自動(dòng)識(shí)別與參數(shù)提取[D]. 南京理工大學(xué), 2003.</p><p>　　[15] 胡廣書(shū). 現(xiàn)代信號(hào)處理[M]. 北京：清華大學(xué)出版社, 2004.</p><p>　

68、　[16] 羅明. 數(shù)字通信信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別與參數(shù)估計(jì)研究[D]. 西安電子科技大學(xué), 2005.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在論文即

69、將完成之際，回首在南昌大學(xué)的求學(xué)生活，不禁感慨萬(wàn)千。豐富而緊張的校園生活，友好熱情的同學(xué)，嚴(yán)厲而不乏關(guān)心的導(dǎo)師，這段經(jīng)歷必將影響我的一生，我也必將從電子科學(xué)的求學(xué)生涯中受益無(wú)窮。</p><p>　　在這里，我首先要感謝我的導(dǎo)師謝芳娟老師。從我選題開(kāi)始，到這本論文的字里行間，無(wú)處不滲透周老師的心血和汗水。謝老師，是你以淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤奮的學(xué)習(xí)精神、睿智的言行、敏銳的洞察力和追求卓越的精神，深深地感染

70、著我，激勵(lì)著我，并將使我受益今生。謹(jǐn)此向你致以最誠(chéng)摯的感謝和崇高的敬意！我要感謝電子系的老師們，在整個(gè)學(xué)習(xí)期間，是你們對(duì)我的學(xué)習(xí)和工作進(jìn)行了深入的指導(dǎo)和幫助。感謝我的朋友，感謝你們?cè)谖沂б鈺r(shí)給我鼓勵(lì)，在失落時(shí)給我支持，感謝你們和我一路走來(lái)，讓我在此過(guò)程中倍感溫暖！</p><p>　　父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩，讓我終生難以回報(bào)。在我求學(xué)生涯中，更是替我承擔(dān)了很多的責(zé)任，幫我負(fù)擔(dān)了很多我應(yīng)盡的職責(zé)，我要感謝你們，是你們無(wú)

71、微不至的關(guān)心和教導(dǎo)使得我可以無(wú)所顧慮的投入到學(xué)習(xí)和對(duì)自己事業(yè)的追求中，我要對(duì)你們致以深深的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　最后，我要感謝曾經(jīng)教育和幫助過(guò)我的所有老師。衷心感謝在百忙中抽出時(shí)間來(lái)參加我的答辯的老師們，感謝你們對(duì)我的論文提出的寶貴的意見(jiàn)和指導(dǎo)！</p><p>　　一個(gè)人的成長(zhǎng)絕不是一件孤立的事，沒(méi)有別人的支持與幫助絕不可能辦到。我感謝可以有這樣一個(gè)空間，讓我對(duì)所有給予

72、我關(guān)心、幫助的人說(shuō)聲“謝謝” ！今后，我會(huì)繼續(xù)努力，好好工作！好好學(xué)習(xí)！好好生活！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　AM信號(hào)的調(diào)制解調(diào)MATLAB程序</p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　clear all</b&g

73、t;</p><p><b>　　close all</b></p><p>　　Fs=100000;%sample frequency采樣頻率</p><p>　　Fc=1000;% carrier frequency載波頻率</p><p>　　Ts=0.1; % sample time 抽樣時(shí)間</p>

74、<p>　　Ns=Fs*Ts; %length of signal信號(hào)總長(zhǎng)度</p><p>　　t=0:1/Fs:(Ns-1)/Fs;</p><p>　　A0=3; %A0=3,滿(mǎn)調(diào)幅；A0<3，過(guò)調(diào)幅情況</p><p>　　for snr=-5:5</p><p>　　g1=2*cos(2*pi*50*t);&l

75、t;/p><p>　　% g1=3*cos(50*pi*t).*cos(50*pi*t);</p><p>　　% g2=0;</p><p>　　g2=cos(2*pi*20*t);</p><p>　　% g2=3*sin(pi*100*(t-0.05))./(pi*100*(t-0.05));</p>

76、<p>　　g=g1+g2;%原始調(diào)制信號(hào) </p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plot(g)</b></p><p>　　x=ammod(g,Fc,Fs,0,A0);%已調(diào)AM信號(hào)<

77、;/p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p><b>　　plot(x)</b></p><p>　　x1=hilbert(x);</p><p>　　x1=awgn(x,snr); %按照信噪比加入高斯白噪聲</p><p>　　y = x1(:);</p><

78、;p>　　t = (0 : 1/Fs :(size(y,1)-1)/Fs)';</p><p>　　t = t(:, ones(1, size(y, 2)));</p><p>　　z = y .* cos(2*pi * Fc * t );</p><p>　　[num,den] = butter(5,Fc*2/Fs); %設(shè)計(jì)低通濾波器</p

79、><p>　　for i = 1 : size(y, 2)</p><p>　　z(:, i) = filtfilt(num, den, z(:, i)) * 2;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　xx=z-A0;</b></p><p>

80、<b>　　figure(2)</b></p><p><b>　　plot(g)</b></p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot(xx,'g')</p><p><b>　　hold off</b>

81、;</p><p><b>　　End</b></p><p><b>　　clc;</b></p><p><b>　　fm=100;</b></p><p><b>　　fc=500;</b></p><p><b>

82、　　fs=5000;</b></p><p><b>　　Am=1;</b></p><p><b>　　A=2;</b></p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　K=N-1;</b></p>

83、<p><b>　　n=0:N-1;</b></p><p>　　t=(0:1/fs:K/fs);</p><p>　　yt=Am*cos(2*pi*fm*t);</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(1,1,1),plot(t,yt

84、),title('頻率為3000的調(diào)制信號(hào)f1的時(shí)時(shí)域波');</p><p>　　y0=A+yt ;</p><p>　　y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);</p><p>　　y3=fft(y2,N);% fft 變換 </p><p>　　q1=(0:N/2-1)*fs/N;</p>&l

85、t;p>　　mx1=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t,y2);</p><p>　　title('已調(diào)信號(hào)的時(shí)時(shí)域波');</p><p&g

86、t;　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(q1,mx1);</p><p>　　title('f1已調(diào)信號(hào)的頻譜'); %繪圖</p><p>　　yc=cos(2*pi*fc*t);</p><p><b>　　figure(3)</b></p>&l

87、t;p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yc),title('載波fc時(shí)域波形')</p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　n=0:N-1;</b></p><p>　　yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);</p>&l

88、t;p>　　y3=fft(yc1,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('載波fc頻

89、譜')</p><p>　　y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN產(chǎn)生高斯分布序列 </p><p>　　w=y4.^2; %噪聲功率</p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p&

90、gt;<p>　　plot(t,y4);</p><p>　　title('高斯白噪聲時(shí)域波形')</p><p>　　y5=fft(y4,N);</p><p>　　q2=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx2=abs(y5(1:N/2));</p><p>　　su

91、bplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪聲頻域波形')</p><p><b>　　y6=y2+y4;</b></p><p><b>　　figure(5)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('疊加后的調(diào)制

92、信號(hào)時(shí)域波形')</p><p><b>　　q3=q1;</b></p><p>　　mx3=mx1+mx2;</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('疊加后的調(diào)制信號(hào)頻譜波形') %調(diào)制</p><p>　　yv=y6.*yc; %乘以載波進(jìn)行

93、解調(diào)</p><p><b>　　Ws=yv.^2;</b></p><p><b>　　p1=fc-fm;</b></p><p>　　[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir數(shù)字低通濾波</p><p>　　w

94、indow=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數(shù)</p><p>　　b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); %使用標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計(jì)函數(shù)</p><p>　　yt=filter(b,1,yv);</p><p>　　yssdb=yt.*2-2;</p><p>&

95、lt;b>　　figure(6)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形采樣')</p><p>　　y9=fft(yssdb,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=ab

96、s(y9(1:N/2));</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('經(jīng)過(guò)低通已調(diào)信號(hào)頻域波形') %解調(diào)</p><p><b>　　ro=y9-yt;</b></p><p>　　W=(yt.^2).*(1/2);</p><p><b>　　R=