通信原理課程設(shè)計(jì)-- 基于matlab的am系統(tǒng)仿真

1、<p><b>　　《通信原理》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 基于MATLAB的AM系統(tǒng)仿真 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級： 09電科本1

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號: </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013年 4 月 5 日</p><p><b>

3、;　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級： 09電科本1 </p><p>　　2013年 3 月20日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文對AM通信系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真，了解了AM信

4、號調(diào)制和解調(diào)基本原理。運(yùn)用通信原理的基本理論和專用知識，通過編寫的AM調(diào)制解調(diào)程序，得出了調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號、相干解調(diào)之后信號的波形以及已調(diào)信號的功率譜密度，最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MATLAB；AM系統(tǒng)仿真；調(diào)制；解調(diào)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 幅度調(diào)制原理

5、1</p><p><b>　　1.1調(diào)幅1</b></p><p><b>　　1.2解調(diào)2</b></p><p><b>　　2 程序設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　3 仿真結(jié)果及分析5</p><p><b>　　4 總結(jié)

6、7</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)8</b></p><p><b>　　1 幅度調(diào)制原理</b></p><p><b>　　1.1調(diào)幅</b></p><p>　　所謂調(diào)制，就是在傳送信號的一方將所要傳送的信號附加在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去

7、。這里高頻振蕩波就是攜帶信號的運(yùn)載工具，也叫載波。振幅調(diào)制，就是由調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，直至隨調(diào)制信號做線性變化。在線性調(diào)制系列中，最先應(yīng)用的一種幅度調(diào)制是全調(diào)幅或常規(guī)調(diào)幅，簡稱為調(diào)幅（AM）。在頻域中已調(diào)波頻譜是基帶調(diào)制信號頻譜的線性位移；在時域中，已調(diào)波包絡(luò)與調(diào)制信號波形呈線性關(guān)系。</p><p><b>　　設(shè)正弦載波為</b></p><p>　　式

8、中，A為載波幅度；為載波角頻率；為載波初始相位(通常假設(shè)=0).</p><p>　　調(diào)制信號（基帶信號）為。根據(jù)調(diào)制的定義，振幅調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可以表示為</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號的頻譜為，則已調(diào)信號的頻譜：</p><p>　　調(diào)制信號是只來來自信源的調(diào)制信號（基帶信號），這些信號可以是模擬的，亦可以是數(shù)字的。為首調(diào)制的高頻振蕩信號可稱為載波，它可

9、以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波由高頻信號源直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過高頻功率放大器進(jìn)行放大，作為調(diào)幅波的載波，調(diào)制信號由低頻信號源直接產(chǎn)生，二者經(jīng)過乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波。 </p><p>　　設(shè)載波信號的表達(dá)式為，調(diào)制信號的表達(dá)式為 ，則調(diào)幅信號的表達(dá)式為</p><p>　　圖1-1 AM調(diào)制模型</p><p>　　由波

10、形可以看出，當(dāng)滿足條件：時，由于調(diào)幅信號包絡(luò)的形狀和調(diào)制信號的波形一樣。所以在接收端解調(diào)時，用包絡(luò)檢波法就能恢復(fù)出原調(diào)制信號，不需要本地同步載波信號；如果上述條件沒有滿足，就會出現(xiàn)“過調(diào)幅”現(xiàn)象，這是使用包絡(luò)檢波法就會發(fā)生失真，需要用到相干解調(diào)法。</p><p>　　由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載波分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)果相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，AM信

11、號是帶有載波分量的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬的2倍。由于調(diào)幅信號的頻譜密度中含有離散的載波頻率分量，在“滿調(diào)幅”（ ）條件下，調(diào)制效率的最大值為三分之一，因此AM信號的功率利用率較低。</p><p>　　AM的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。所以至今調(diào)幅制仍廣泛用于無線電廣播。</p><p><b>　　1.2解調(diào)</b></p><p

12、>　　從高頻已調(diào)信號中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)(demodulation )，又稱為檢波(detection )。對于振幅調(diào)制信號，解調(diào)(demodulation )就是從它的幅度變化上提取調(diào)制信號的過程。解調(diào)(demodulation )是調(diào)制的逆過程。解調(diào)方法可分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。</p><p>　　相干解調(diào)也叫同步檢波。解調(diào)就是實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，通過相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)

13、時，接收端必須提供一個與接受的已調(diào)載波嚴(yán)格同步的本地載波，它與接受的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，得到原始的基帶調(diào)制信號。</p><p>　　相干解調(diào)器適用于所有線性調(diào)制信號的解調(diào)，即對于AM、DSB、SSB和VSB都是適用的。只是AM信號的解調(diào)結(jié)果中含有直流成分，這時在解調(diào)后加上一個簡單隔直流電容即可。</p><p>　　AM信號在滿足的條件下，其包絡(luò)與調(diào)制信號m(t)的

14、形狀完全一致。因此，AM信號除了可以采用相干解調(diào)外，一般可采用更簡單的包絡(luò)檢波法來恢復(fù)信號。</p><p><b>　　2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，用MATLAB產(chǎn)生一個頻率為1Hz、功率為1的余弦信源，和頻率為10Hz，振幅A=2的載波。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)程序如下：</b>&

15、lt;/p><p>　　close all;</p><p>　　t=0:0.01:2*pi;</p><p>　　y0=2^(1/2)*cos(2*pi*t);</p><p>　　y1=(2+2^(1/2))*cos(2*pi*t); %信源頻率為1Hz的余弦</p><p>　　y2=cos(2

16、*pi*10*t); %載波10Hz</p><p>　　y3=y1.*y2; %已調(diào)信號</p><p>　　y4=y3.*y2; %同步解調(diào)，與載波相乘</p><p>　　figure(1);</p>

17、;<p>　　[b,a]=cheby1(12,0.5,100/500); %切比雪夫?yàn)V波器</p><p>　　y5=filter(b,a,y4); %濾波</p><p><b>　　y6=y5*2;</b></p><p>　　figure(1);</p>

18、<p>　　subplot(5,1,1);</p><p>　　plot(y0); %畫出信源的圖形</p><p>　　title(’余弦信號’);</p><p>　　subplot(5,1,2);</p><p>　　plot(y2);

19、 %畫出載波圖形</p><p>　　title(’載波信號’);</p><p>　　subplot(5,1,3);</p><p>　　plot(y3); %畫出已調(diào)信號的信號圖形</p><p>　　title(’調(diào)制信號’);</p>&

20、lt;p>　　subplot(5,1,4);</p><p><b>　　plot(y4);</b></p><p>　　title(’相干解調(diào)信號’);</p><p>　　subplot(5,1,5);</p><p>　　plot(y5); %畫出解調(diào)

21、信號的圖形</p><p>　　title(’解調(diào)信號’);</p><p><b>　　N=100;</b></p><p>　　t=0:0.01:1;</p><p><b>　　T=1;</b></p><p>　　Pxx=(abs(fftshift(fft(y5)).

22、^2)/T);</p><p>　　f=-length(Pxx)/2:length(Pxx)/2-1</p><p>　　figure(2);</p><p>　　plot(f,Pxx);</p><p>　　title(’解調(diào)信號的功率譜密度’);</p><p>　　xlabel(’頻率’);</p>

23、<p>　　ylabel(’功率（dB）’);</p><p><b>　　grid on;</b></p><p><b>　　3 仿真結(jié)果及分析</b></p><p>　　在MATLAB中運(yùn)行設(shè)計(jì)的程序，得到結(jié)果圖如下所示：</p><p><b>　　圖3-1結(jié)果圖&l

24、t;/b></p><p>　　AM調(diào)制就是由調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號作線性變化的過程。在波形上，幅度已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而呈正比的變化。通過相干解調(diào)，通過低通濾波器得到解調(diào)信號。圖中第一個為基帶余弦信號，第二個為載波信號，第三個為調(diào)制信號，可以看出調(diào)制信號幅度隨基帶信號的幅度變化而變化。第四個為相干解調(diào)信號，可以看出其中含有高頻信號。第五個為通過低通濾波器后的信號，可以看出和

25、基帶信號基本一致。</p><p><b>　　圖3-2功率譜密度</b></p><p>　　從已調(diào)信號的功率譜密度圖上可以看出，已調(diào)信號帶寬是基帶信號帶寬的2倍，并且在載波處有沖激。</p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)圓滿的完成了對AM信號調(diào)制與解調(diào)，

26、與課題要求十分相符。較好的完成了對AM信號的時域分析，通過fft變換，得出了調(diào)制信號和解調(diào)信號的頻譜圖；在濾波部分，主要從低通濾波器入手，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的濾波效果。通過此次實(shí)驗(yàn)，充分了解了調(diào)幅的具體過程，包括調(diào)制、解調(diào)、濾波、功率譜密度等，也加深了對MATLAB程序的運(yùn)用，提高了自己的動手能力和編程能力。</p><p>　　在此過程中，感謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，使我能夠順利完成實(shí)驗(yàn)。</p>&l

27、t;p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]樊昌信.通信原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[2]徐素妍,曹坤梅.基于MATLAB語言的現(xiàn)代通信仿真分析[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2001.21(8):90-93.</p><p>　　[3]王立寧,樂光新,詹菲.MATLAB與通信仿真[M]