基于Matlab的模擬通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計

1、 目錄摘要-4第1章 課程設(shè)計內(nèi)容及要求-4 1、課程設(shè)計的內(nèi)容-4 2、課程設(shè)計的要求-4第2章 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)-5 1、通信系統(tǒng)的概念-5 2、調(diào)制和解調(diào)的概念-6第3章 MATLAB軟件及功能介紹-7 1、MATLAB軟件簡介-7 2、GUI功能簡介-7 3、基于MATLAB相關(guān)函數(shù)介紹-8第4章 四種模擬信號的調(diào)制解調(diào)-10 1、AM的調(diào)制與解調(diào)-10 2、DSB的調(diào)制與解調(diào)-13 3、SSB的調(diào)制與解調(diào)-16 4、FM的調(diào)制與解調(diào)-19 5、GUI界面的設(shè)計-23第5章 總結(jié)與結(jié)束語-25 1、各調(diào)制解調(diào)方式性能分析總結(jié)-25 2、結(jié)束語-26參考文獻-26摘要： 通信系統(tǒng)是用

2、以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，作用是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地。調(diào)制與解調(diào)在信息的傳輸過程中占據(jù)著重要的地位，是不可或缺的，因此研究系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程就極為重要。MATLAB是集數(shù)值計算、圖形繪制、圖像處理及系統(tǒng)仿真等強大功能于一體的科學(xué)計算語言，它強大的矩陣運算和圖形可視化的功能以及豐富的工具箱，為通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程的分析提供了極大的方便。本次課程設(shè)計首先介紹了通信系統(tǒng)的概念，進而引出調(diào)制和解調(diào)，然后介紹了我們常用的幾種調(diào)制和解調(diào)的方法。由于MATLAB具有的強大功能所以詳細介紹了MATLAB通信系統(tǒng)工具箱，并給出了基于MATLAB的通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)的實現(xiàn)，運用MA

3、TLAB仿真軟件進行仿真。 第一章 課程設(shè)計內(nèi)容及要求1、課程設(shè)計的內(nèi)容1）.編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) AM的調(diào)制與解調(diào)； 2）.編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) DSB的調(diào)制與解調(diào)； 3）.編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) SSB 的調(diào)制與解調(diào)；4）.編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) FM 的調(diào)制與解調(diào)；5）.調(diào)用GUI實現(xiàn)以上相應(yīng)的波形。2、課程設(shè)計的要求1）.掌握線性幅度(AM、DSB、SSB）的調(diào)制和解調(diào)原理，以及非線性角度（FM）的調(diào)制與解調(diào)原理。2）.學(xué)會Matlab仿真軟件在幅度調(diào)制與解調(diào)和角度調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用。3）.掌握參數(shù)設(shè)置方法和性能分析方法。4）.通過實驗中波形的變換，學(xué)會分析

4、實驗現(xiàn)象。5）.學(xué)習(xí)掌握如何生成GUI界面以及如何使用它來顯示相應(yīng)的波形。 第二章 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)1、 通信系統(tǒng)的概念 通信是為了傳輸信息，通信系統(tǒng)就是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地，對于電通信來說，首先要把消息轉(zhuǎn)變成電信號，然后經(jīng)過發(fā)送設(shè)備，將信號送入信道，在接收端利用接受設(shè)備對接收信號作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來的消息，這一過程可利用圖1所示的通信系統(tǒng)一般模型來概括。接收設(shè)備信道發(fā)送設(shè)備 （發(fā)送端） （接收端） 信息源受信者噪聲源 圖 1 通信系統(tǒng)的一般模型 通信(Communication)傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以分成兩大類：一類稱為連續(xù)消息；另一類稱為離散消息。消

5、息的傳遞是通過它的物理載體電信號來實現(xiàn)的，按信號參量的取值不同，可以把信號分為兩類：模擬信號和數(shù)字信號。通常按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)的可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。1）.模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，其模型如圖2所示，其中包含兩種重要變換。第一種變換是，在發(fā)送端把連續(xù)消息變換成原始電信號，在接收端進行相反的變換，這種變換由信源和信宿來完成，通常稱為原始電信號為基帶信號，基帶的意思是指信號的頻譜從零頻附近開始。有些信道可以直接傳輸基帶信號，而以自由空間作為信道的無線電傳輸卻無法直接傳輸這些信號。因此，模擬通信系統(tǒng)中常常需要進行第二

6、種變換：把基帶信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枺⒃诮邮斩诉M行反變換。完成這種變換和反變換的通常是調(diào)制器和解調(diào)器1。噪聲源調(diào)制器模擬信息源信道受信者解調(diào)器圖2 模擬通信系統(tǒng)模型型2.調(diào)制和解調(diào)的概念 調(diào)制：把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程，廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱為載波調(diào)制）。在無線通信中和其他大多數(shù)場合，調(diào)制均指載波調(diào)制。 載波調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程，使載波的某一個或某幾個參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)律而變化。調(diào)制信號是指來自信源的消息信號（基帶信號），這些信號可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。未受調(diào)制的周期性振蕩信號稱為載波，它可以是正弦波，也可以是非正弦

7、波（如周期性脈沖序列）。載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號，它含有調(diào)制信號的全部特征。 解調(diào)：將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來，是調(diào)制的逆過程。調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。解調(diào)可以分為正弦波解調(diào)（有時也稱為連續(xù)波解調(diào)）。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號解調(diào)、殘留邊帶信號解調(diào)等。同樣，脈沖波解調(diào)也可分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編碼解調(diào)等。 調(diào)制方式有很多，根據(jù)調(diào)制信號是模擬信號還是數(shù)字信號，載波是連續(xù)波（通常是正弦波）還是脈沖序列，相應(yīng)的調(diào)制方式有模擬連續(xù)波調(diào)制（簡稱模擬調(diào)制）、數(shù)字連續(xù)波調(diào)制（簡稱數(shù)字調(diào)制）、模擬脈沖調(diào)制和數(shù)字脈沖調(diào)制等

8、。 最重要和最常用的模擬調(diào)制方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。常見的調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶等調(diào)制就是幅度調(diào)制的幾個典型實例。 解調(diào)的方法可以分為兩類：相干解調(diào)和非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。解調(diào)過程與采用何種解調(diào)方式有關(guān)，對于常規(guī)幅度調(diào)制，一般用包絡(luò)檢波進行解調(diào)，由于在這種解調(diào)方式中，接收機對載波頻率和相應(yīng)精度的了解是無關(guān)緊要的，所以解調(diào)過程相對簡單。對于DSB調(diào)制和SSB調(diào)制，用相干解調(diào)的方法，它要求在接收機中有一個與載波同頻同相的信號，接收機中產(chǎn)生所需要的正弦波振蕩器，為本地振蕩器。 數(shù)字通信系統(tǒng)中，采用鍵控調(diào)制方式，這里不一一介紹。 第三章 MATLAB軟件及功能介紹1、MA

9、TLAB軟件簡介MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在

10、數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。編程創(chuàng)造的功能：在命令行或者在手稿里確定單個行的函數(shù)的匿名的函數(shù)，當任何表示是真實的時，有條件的休息點，讓你停止塊意見出于記分員可發(fā)表意見的一個代碼的整個部分數(shù)學(xué)整數(shù)算術(shù)，讓你處理更大的整數(shù)數(shù)據(jù)集合單精度運算，線性代數(shù)，F(xiàn)FT和過濾，使你能夠處理更大的單精度數(shù)據(jù)集合更堅固的計算幾何學(xué)程序使用Qhull.1，給更大的對算法選擇的控制linsolve 功能，使你能夠迅速

11、通過指定系數(shù)的基體的結(jié)構(gòu)解決線性方程序的系統(tǒng)和multipoint邊值問題編程環(huán)境：MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接

12、運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。2、 GUI功能簡介GUI 是 Graphical User Interface 的簡稱，即圖形用戶界面，通常人機交互圖形化用戶界面設(shè)計經(jīng)常讀做“goo-ee”準確來說 GUI 就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗和互動操作部分。GUI 是一種結(jié)合計算機科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)，及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機系統(tǒng)工程，強調(diào)人機環(huán)境三者作為一個系統(tǒng)進行總體設(shè)計。這種面向客戶的系統(tǒng)工程設(shè)計其目的是優(yōu)化產(chǎn)品的性能，使操作更人性化，減輕使用者的認知負擔，使其更適合用戶的操作需求，直接提升產(chǎn)品的市場競爭力。主要組成部分：多文件界面在一個窗口之內(nèi)進行多個數(shù)據(jù)管理的方式

13、。這種情況下，窗口的管理簡單化，但是操作變?yōu)殡p重管理。標簽多文件界面的數(shù)據(jù)管理方式中使用的一種界面，將數(shù)據(jù)的標題在窗口中并排，通過選擇標簽標題顯示必要的數(shù)據(jù)，這樣使得接入數(shù)據(jù)方式變得更為便捷。上述中，多文件界面主要是微軟視窗系統(tǒng)采用。而在其他環(huán)境中，通常多是單文件界面，所以無所謂單一/多文件界面的稱呼問題。菜單將系統(tǒng)可以執(zhí)行的命令以階層的方式顯示出來的一個界面。一般置于畫面的最上方或者最下方，應(yīng)用程序能使用的所有命令幾乎全部都能放入。重要程度一般是從左到右，越往右重要度越低。命定的層次根據(jù)應(yīng)用程序的不同而不同，一般重視文件的操作、編輯功能，因此放在最左邊，然后往右有各種設(shè)置等操作，最右邊往往設(shè)

14、有幫助。一般使用鼠標的第一按鈕進行操作。即時菜單（又稱功能表）與應(yīng)用程序準備好的層次菜單不同，在菜單欄以外的地方，通過鼠標的第二按鈕調(diào)出的菜單稱為“彈出菜單”。根據(jù)調(diào)出位置的不同，菜單內(nèi)容即時變化，列出所指示的對象可以進行的操作。圖標顯示在管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)，或者顯示應(yīng)用程序本身。數(shù)據(jù)管理程序，即在文件夾中用戶數(shù)據(jù)的管理、進行特定數(shù)據(jù)管理的程序的情況下，數(shù)據(jù)通過圖標顯示出來。通常情況下顯示的是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或者與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序的圖案。另外，點擊數(shù)據(jù)的圖標，一般可以之間完成啟動相關(guān)應(yīng)用程序以后再顯示數(shù)據(jù)本身這兩個步驟的工作。應(yīng)用程序的圖標只能用于啟動應(yīng)用程序。按鈕菜單中，利用程度高的命

15、令用圖形表示出來，配置在應(yīng)用程序中，成為按鈕。應(yīng)用程序中的按鈕，通常可以代替菜單。一些使用程度高的命令，不必通過菜單一層層翻動才能調(diào)出，極大提高了工作效率。但是，各種用戶使用的命令頻率是不一樣的，因此這種配置一般都是可以由用戶自定義編輯。3、基于MATLAB相關(guān)函數(shù)介紹1）.plot功能：線型繪圖函數(shù)。格式：plot(x) plot(x,y)說明：plot(x)是一種最簡單的調(diào)用方式, x是長度為n的數(shù)值向量。plot(x)的作用是在坐標系中順序地用直接連接頂點i,x(i),i=1,2,n生成一條折線。當向量元素充分多時, 即可生成一條光滑的曲線。2）.subplot功能：多坐標設(shè)置與定位當前

16、坐標系。格式：subplot(m,n,k)說明：subplot(m,n,k)將圖形窗口分成m行n列m*n塊子區(qū)域，按從上到下,從左到右的順序,在第k塊子區(qū)域定義一個坐標系, 使其成為當前坐標系, 隨后的繪圖函數(shù)將在該坐標系輸出圖形。3).ezplot功能：該命令用來繪制符號表達式的自變量和對應(yīng)各函數(shù)值的二維曲線。格式： ezplot(F, xmin,xmax,fig)說明：其中F是要畫的符號函數(shù)；xmin,xmax是繪圖的自變量范圍，fip是窗口。4).axis功能：該命令用來控制坐標軸的特性。格式： axis(xmin,xmax, ymin,ymax)說明：此為坐標范圍,其中xminxmax

17、 ，yminymax 。5）.butter函數(shù)是用來計算求Butterworth數(shù)字濾波器的系數(shù)。所調(diào)用的函數(shù)格式如a,b=butter(N,wn,low)這是指求N階低通濾波器的系數(shù)。由此也可以求出帯通、高通、帯阻的。并且也可以選擇用其他類型的，如切比雪夫，橢圓型等。6）.filter函數(shù)為濾波函數(shù)，如Y = filter(B,A,X) ，輸入X為濾波前序列，Y為濾波結(jié)果序列，B、A 提供濾波器系數(shù)，B為分子， A為分母 7）.size函數(shù)是用來求某一函數(shù)行和列，如m,n=size(x);是用來求函數(shù)x的行數(shù)和列數(shù)。8）.randn函數(shù)只用來產(chǎn)生隨機數(shù)，在本次課設(shè)中，該函數(shù)可用來產(chǎn)生隨機數(shù)作

18、為在信道中加入的隨機噪聲。如ni=randn(m,n)為產(chǎn)生一個隨機矩陣作為噪聲加入到信道中。9）.int函數(shù)是求積分的函數(shù)，如y=int_x，即x的積分是y。10）.diff函數(shù)是求導(dǎo)的函數(shù)，如y=diff_x,即x的倒數(shù)是y。11）.str2num函數(shù)是將我們所輸入的數(shù)正常顯示出來，因為在MATLAB中，函數(shù)所顯示的數(shù)是ASC碼值，因此，必須用此函數(shù)才能正常顯示我們所想使用的阿拉伯數(shù)字。12）.hilbert函數(shù)，是用來提取包絡(luò)的，在包絡(luò)檢波中可以運用到。其調(diào)用格式為：s=abs(hilbert(s0); 第四章 四種模擬信號的調(diào)制解調(diào)1、AM的調(diào)制解調(diào)1）.AM調(diào)制原理基帶信號中含有直流

19、分量，已調(diào)信號表達式：A0：調(diào)制信號中的直流成分；m(t)：需傳送的原始信號。由上式可以看出，載波信號的表達式為 ，調(diào)制信號的表達式為 。在本次課設(shè)中，令A(yù)m為5，并且在m(t)前設(shè)有調(diào)制系數(shù)m來控制調(diào)制程度。原理框圖如下所示： 2）.AM的解調(diào)原理 AM的解調(diào)為調(diào)制的逆過程，AM解調(diào)可以分為相干解調(diào)和包絡(luò)（非相干解調(diào)）兩種，在本次課設(shè)中，兩種方法我都運用到，在下面的內(nèi)容中將會做一系列的對比。在相干解調(diào)中，要注意的是我們要加入一個與原先調(diào)制信號運用到的載波信號一樣的載波信號與已調(diào)信號相乘。本次課設(shè)用到的是相關(guān)解調(diào)。 （1）相干解調(diào)相干解調(diào)也叫同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。調(diào)制是

20、把基帶信號的譜搬到了載頻的位置，這一過程可以通過一個相乘器與載波相乘來實現(xiàn)。解調(diào)則是調(diào)制的逆過程，即把在載頻位置上的已調(diào)信號的譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用相乘器與載波相乘來實現(xiàn)。相干解調(diào)時，為了無失真的恢復(fù)出原始基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)過低通濾波器取出低通分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。相干解調(diào)適用于所有的線性調(diào)制信號的解調(diào)，即對AM、DSB、SSB。在下面的有關(guān)對DSB、SSB等的相干解調(diào)將不再做解釋。從下面的原理圖我們可以看出來。LPFSam(t)Sp(t) Sd(t)c(t)=cos

21、wct 相干解調(diào)的一般模型 （2）.包絡(luò)檢波AM信號在滿足|m(t)|max<=A0的條件下，其包絡(luò)與調(diào)制信號m(t)的形狀完全相同。因此，AM除了可以采用相干解調(diào)之外，還可以采用包絡(luò)檢波，且一般情況下都采用的是包絡(luò)檢波來恢復(fù)信號。包絡(luò)檢波通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。它屬于非相干解調(diào)，因此不需要相干載波。在MATLAB中，提取包絡(luò)我們可以采用希爾伯特函數(shù)來提取。3）.AM調(diào)制與解調(diào)結(jié)果的實現(xiàn)與分析（1）.AM調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resett=-1:0.00001:1;A0=8;%載波信號振幅A1=4;%調(diào)制信號振幅A2=2;%已調(diào)信號振幅f=3000;%載波信號頻率w0=

22、2*f*pi;m=0.15;%調(diào)制度k=0.5%DSB前面的系數(shù)Uc=A0*cos(w0*t);%載波信號subplot(421);plot(t,Uc);title('載頻信號波形');axis(0,0.01,-15,15);subplot(422);Y1=fft(Uc);%對載波信號進行傅里葉變換plot(abs(Y1);title('載波信號頻譜');axis(5800,6200,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %載波信號振幅A1=4; %調(diào)制信號振幅A2=2; %已調(diào)信號振幅f=3000; %載波信號頻率w0=2*f*p

23、i; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) mes=A1*cos(0.001*w0*t); %調(diào)制信號 subplot(423); plot(t,mes); xlabel('t'),title('調(diào)制信號');subplot(424); Y2=fft(mes); % 對調(diào)制信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y2); title('調(diào)制信號頻譜'); axis(198000,202000,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %載波信號振幅 A1=4; %調(diào)制信號振幅 A2=2; %已調(diào)信號振

24、幅 f=3000; %載波信號頻率 w0=2*f*pi; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) mes=A1*cos(0.001*w0*t); %消調(diào)制信號 Uam=A2*(1+m*mes).*cos(w0).*t); %AM 已調(diào)信號 subplot(425); plot(t,Uam); grid on; title('AM調(diào)制信號波形'); subplot(426); Y3=fft(Uam); % 對AM已調(diào)信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y3),grid; title('AM調(diào)制信號頻譜'); axis(5950,6050,0,

25、500000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %載波信號振幅 A1=4; %調(diào)制信號振幅 A2=2; %已調(diào)信號振幅 f=3000; %載波信號頻率 w0=2*f*pi; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) mes=A1*cos(0.001*w0*t); %調(diào)制信號 Uam=A2*(1+m*mes).*cos(w0).*t); %AM 已調(diào)信號 Dam=Uam.*cos(w0*t); %對AM調(diào)制信號進行解調(diào) subplot(427); plot(t,Dam); grid on; title('濾波前AM解調(diào)信號波形'); subplot

26、(428); Y5=fft(Dam); % 對AM解調(diào)信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y5),grid; title('濾波前AM解調(diào)信號頻譜'); axis(187960,188040,0,200000);(2) .結(jié)果截圖(3) .實驗結(jié)果分析從左圖中可以載波、調(diào)制信號的波形，右圖中可以的到個波形頻率。圖中可以看出實驗得到比較準確的解調(diào)信號，因為調(diào)制信號時沒有噪聲干擾。另外解調(diào)信號不過橫軸是因為調(diào)制信號有直流分量。2、 DSB的調(diào)制與解調(diào)原理1）.DSB的調(diào)制原理與AM信號比較，DSB信號不存在直流分量，如果輸入基帶信號沒有直流分量，且h(t)是理想帶通濾波器，則得到

27、的輸出信號便是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號，或稱雙邊帶抑制載波調(diào)制信號，簡稱DSB信號。時域表達式： s_dsb(t)=m(t)cosct,m(t)為調(diào)制信號。其優(yōu)點是節(jié)省了載波功率，缺點是不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。2）.DSB的解調(diào)原理 DSB的解調(diào)只能用相干解調(diào)，其解調(diào)原理與AM的解調(diào)原理是相同的，參照就行。解調(diào)原理圖可由下圖所示，下圖是在信道中加了噪聲的。我們也可以將噪聲去掉，默認為其為理想信道。3）. DSB調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實現(xiàn)與分析(1).DSB調(diào)制解調(diào)代碼cla resett=-1:0.00001:1;A0=10;%載波信號振幅A1=5;%調(diào)制信號振幅A2=3;%已調(diào)信號

28、振幅f=3000;%載波信號頻率w0=2*f*pi;m=0.15;%調(diào)制度k=0.5%DSB前面的系數(shù)Uc=A0*cos(w0*t);%載波信號subplot(421);plot(t,Uc);title('載頻信號波形');axis(0,0.01,-15,15);subplot(422);Y1=fft(Uc);%對載波信號進行傅里葉變換plot(abs(Y1);title('載波信號頻譜');axis(5800,6200,0,1000000);t=-1:0.00001:1; A0=10; %載波信號振幅A1=5; %調(diào)制信號振幅A2=3; %已調(diào)信號振幅f=30

29、00; %載波信號頻率w0=2*f*pi; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) mes=A1*cos(0.001*w0*t); %調(diào)制信號 subplot(423); plot(t,mes); xlabel('t'),title('調(diào)制信號');subplot(424); Y2=fft(mes); % 對調(diào)制信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y2); title('調(diào)制信號頻譜'); axis(198000,202000,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=10; %載波信號振幅 A1=5;

30、%調(diào)制信號振幅 A2=3; %已調(diào)信號振幅 f=3000; %載波信號頻率 w0=2*f*pi; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) Uc=A0.*cos(w0*t); %載波信號 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %調(diào)制信號 Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已調(diào)信號 subplot(425); plot(t,Udsb); grid on; title('DSB已調(diào)信號波形'); axis(0,1,-40,40); subplot(426); Y4=fft(Udsb); % 對DSB已調(diào)信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y4)

31、,grid; title('DSB已調(diào)信號頻譜'); axis(193960,194040,0,1300000);t=-1:0.00001:1; A0=10; %載波信號振幅 A1=5; %調(diào)制信號振幅 A2=3; %已調(diào)信號振幅 f=3000; %載波信號頻率w0=2*f*pi; m=0.15; %調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) Uc=A0.*cos(w0*t); %載波信號 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %調(diào)制信號 Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已調(diào)信號 Ddsb=Udsb.*cos(w0*t); % 對DSB已調(diào)信號進行解調(diào) sub

32、plot(427); plot(t,Ddsb); grid on; title('濾波前DSB解調(diào)信號波形');axis(0,1,-40,40); subplot(428); Y6=fft(Ddsb); % 對DSB解調(diào)信號進行傅里葉變換 plot(abs(Y6),grid; title('濾波前DSB解調(diào)信號頻譜');axis(187960,188040,0,1300000);(2) .結(jié)果截圖（3） .結(jié)果分析DSB信號解調(diào)時采用相干解調(diào)，比包絡(luò)檢波器復(fù)雜得多。根據(jù)原理可以很容易設(shè)計出調(diào)制和解調(diào)的方法來。結(jié)果跟預(yù)期的一致。由于是在理想狀態(tài)下做的調(diào)制，所以解調(diào)

33、得比較完美。如果是在工程上使用，肯定有或多或少的噪聲干擾，那樣的話必須要在解調(diào)后設(shè)計一個濾波器濾除噪聲。3、SSB的調(diào)制與解調(diào) 1）.SSB的調(diào)制原理假定基帶信號仍然是一個頻率為1Hz、功率為1的余弦信源m(t)，載波是頻率為10Hz，幅值A(chǔ)=2的余弦信號。用相移法產(chǎn)生SSB信號，可用以下的表達式表示： 也就是說將基帶信號m(t)本身乘以余弦信號本身，對基帶信號進行希爾伯特變換后與正弦信號相乘，最后將兩個乘積相加即可。在MATLAB程序設(shè)計時，先設(shè)計出希爾伯特變換函數(shù)，再按以上步驟實施，就得到了SSB調(diào)制的程序。2）.SSB的解調(diào)原理SSB的解調(diào)是SSB調(diào)制的逆過程，因為也只能用相干解調(diào)，需經(jīng)

34、過模擬相乘器，與相干載波相乘。因為SSB的上下邊帶是一樣的，我們單獨的看是不能看出調(diào)制或解調(diào)出的信號是上邊帶還是下邊帶，所以我們引入了希爾伯特變換，調(diào)制解調(diào)出的是整個SSB信號，包括上邊帶與下邊帶。其原理框圖如圖所示：H(w)為單邊帶濾波的傳輸函數(shù)，若具有以下理想高通特性，則可濾除下邊帶；若具有以下理想低通特性，則可濾除上邊帶；實現(xiàn)SSB的調(diào)制需要設(shè)計一個濾波器，本次課設(shè)我設(shè)計的是低通濾波器，查 閱資料，用matlab設(shè)計生成濾波器的系數(shù)。3）.SSB調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實現(xiàn)與分析（1）.SSB調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resetfm=1;fc=10;am=sqrt(2);Fs=300;wc=2*p

35、i*fc;wm=fm*2*pi; t=0:1/Fs:1; sm=am*cos(wm*t); %原信號 subplot(421)plot(t,sm); %原信號時域波形 title('SSB調(diào)制信號的時域波形');xlabel('t');grid on; s=modulate(sm,fc,Fs,'amssb'); %已調(diào)制信號S=abs(fft(sm); %傅里葉變換 subplot(422)plot(S); %已調(diào)制信號頻域波形 title('SSB原始信號的功率譜');xlabel('w');grid on;su

36、bplot(423)plot(t,s); %已調(diào)制信號時域波形 title('SSB已調(diào)信號時域波形');xlabel('t');grid on; subplot(424)S=abs(fft(s);plot(S); %已調(diào)制信號頻域波形 title('SSB已調(diào)信號的功率譜');xlabel('w');grid on; sp=s.*cos(wc*t); %乘相干載波 fp=3;fs=15; %設(shè)計低通濾波器 wp=(2*pi*fp)/Fs;ws=(2*pi*fs)/Fs;alphap=0.5;alphas=40; delta1=(

37、10(alphap/20)-1)/(10(alphap/20)+1);delta2=10(-alphas/20); delta=delta1,delta2;f=fp,fs;m=1,0; L,fpts,mag,wt=remezord(f,m,delta,Fs); hn=remez(L,fpts,mag,wt); %設(shè)計低通濾波器結(jié)束sd=conv(sp,hn); %過低通濾波器 SD=abs(fft(sd); subplot(425)plot(sd); %解調(diào)后的時域波形 title('相干解調(diào)后的SSB信號時域波形'); xlabel('t');grid on;

38、subplot(426)plot(SD); %解調(diào)后的頻域波形title('相干解調(diào)后的SSB信號頻域波形'); xlabel('w');grid on; k=s+awgn(s,10,-10); %已調(diào)信號加噪聲 sdk=conv(k,hn); %加噪聲后解調(diào) subplot(427)plot(sdk); %加噪聲后解調(diào)得到時域波形 title('加噪聲后解調(diào)得到時域波形'); xlabel('t');grid on;SDK=abs(fft(sdk); subplot(428)plot(SDK); %加噪聲后得到信號頻域波形 ti

39、tle('加噪聲后得到信號頻域波形'); xlabel('w');grid on;（2） .實驗截圖(3) .實驗結(jié)果分析本次課設(shè)SSB調(diào)制的最大困難在于設(shè)計設(shè)計低通濾波器，只要將濾波器設(shè)計好了，其他步驟與DSB的相似。從圖中可以看出，得到的結(jié)果還是比較理想的，原因是我的本次試驗都在理想狀態(tài)下進行的，并未加任何噪聲。4、FM的調(diào)制與解調(diào)原理 1）.FM的調(diào)制原理 FM調(diào)制是一種非線性的調(diào)制，頻率調(diào)制的一般表達式為： 角度調(diào)制信號的一般表達式為 式中：A為載波的恒定振幅；為信號的瞬時相位，記為；為相對于載波相位的瞬時相位偏移；是信號的瞬時角頻率，記為；而稱為相對于

40、載頻的瞬時頻偏。所謂頻率調(diào)制（FM），是指瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即式中：為調(diào)頻靈敏度。 這時相位偏移為：，代入角度調(diào)制信號的一般表達式，可得調(diào)頻信號為：2）.FM的解調(diào)原理FM的解調(diào)也可以分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。并且有窄帶和寬帶兩種。在本次課設(shè)中，我選擇的是窄帶。窄帶的相干解調(diào)原理框圖如下所示：微分LPFBPFfm(t)Si(t) C（t） 窄帶信號的相干解調(diào)這種解調(diào)方法與線性調(diào)制中的相干解調(diào)一樣，要求本地載波與調(diào)制載波同步，否則將使解調(diào)信號失真。 下面介紹非相干解調(diào)的方法與原理，其框圖如下所示： FM的非相干解調(diào)模型非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如

41、上圖所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信號和噪聲，限幅器是為了消除接收信號在幅度上可能出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來限制帶外噪聲，使調(diào)頻信號順利通過。鑒頻器中的微分器把調(diào)頻信號變成調(diào)幅調(diào)頻波，然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過低通濾波器取出調(diào)制信號。本次FM解調(diào)采用非相關(guān)解調(diào)。3）.FM的調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實現(xiàn)與分析（1）.FM調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resett0=2; tz=0.0001; %時間向量精度 fs=1/tz; %設(shè)定抽樣頻率t=-t0:tz:t0; %產(chǎn)生時間向量 kf=5; %設(shè)定壓控振蕩器系數(shù) fc=10; %設(shè)定載波頻率 kd=0.8; %設(shè)定鑒頻增益/鑒頻器靈敏度m_fun=

42、cos(2*pi*t); int_m(1)=0; %對m_fun積分 for i=1:length(t)-1 int_m(i+1)=int_m(i)+m_fun(i)*tz; endx=sqrt(2)*cos(2*pi*fc*t+kf*int_m); %調(diào)制信號 y=m_fun.*kd*kf; %解調(diào)信號 z=-sqrt(2)*(2*pi*fc+kf*m_fun).*sin(2*pi*fc*t+kf*int_m);Nf=4096*32; M=fft(m_fun,Nf); %對原始信號快速傅里葉變換 f=0:1:Nf-1./Nf.*fs; X=fft(x,Nf); %對已調(diào)信號快速傅里葉變換Y=

43、fft(y,Nf); %對解調(diào)信號快速傅里葉變換 Z=fft(z,Nf);subplot(421) %生成原始信號的時域圖形plot(t,m_fun(1:length(t),'linewidth',2); title('原始信號的時域圖形');xlabel('時間/s'); legend('m(t)') subplot(422) %生成原始信號的頻域圖形h1=plot(f,abs(fftshift(M)/max(abs(M),'linewidth',1);title('原始信號的頻域圖形'); xl

44、abel('頻率/Hz'); legend('M(f)'); subplot(423) %生成已調(diào)信號的時域圖形plot(t,x(1:length(t),'linewidth',2);title('已調(diào)信號的時域圖形'); xlabel('時間/s');legend('x(t)'); subplot(424); %生成已調(diào)信號的頻域圖形plot(f,abs(fftshift(X)/max(abs(X),'linewidth',1);title('已調(diào)信號的頻域圖形')

45、; xlabel('頻率/Hz'); legend('X(f)'); subplot(425) %鑒頻微分電路輸出plot(t,z(1:length(t),'linewidth',2); title('鑒頻微分電路輸出的時域圖形');xlabel('時間/s');legend('z(t)'); subplot(426)plot(f,abs(fftshift(Z)/max(abs(Z),'linewidth',1); title('鑒頻微分電路輸出頻域圖形');xlab

46、el('頻率/Hz'); legend('Z(f)');subplot(427) %生成解調(diào)信號的時域圖形 plot(t,y(1:length(t),'linewidth',2);title('解調(diào)信號的時域圖形');xlabel('時間/s');legend('y(t)'); subplot(428) %生成解調(diào)信號的頻域圖形 plot(f,abs(fftshift(Y)/max(abs(Y),'linewidth',1); title('解調(diào)信號的頻域圖形');x

47、label('頻率/Hz'); legend('Y(f)');（2） .結(jié)果截圖（3） .實驗結(jié)果分析該結(jié)果圖為FM的調(diào)制以及在非相干解調(diào)下的解調(diào)波。在實驗過程中，我發(fā)現(xiàn)解調(diào)出來的波的平滑度與濾波器的結(jié)束有關(guān)，與濾波器系數(shù)有關(guān)，誤差總是存在的，所以在選擇濾波器的時候很重要。 5、 GUI設(shè)計的過程1）.設(shè)計過程 GUI創(chuàng)建包括界面設(shè)計和控件編程兩部分，主要步驟如下。第一步：通過設(shè)置GUIDE應(yīng)用程序的選項來運行GUIDE；第二步：使用界面設(shè)計編輯器進行面設(shè)計；第三步：編寫控件行為響應(yīng)控制（即回調(diào)函數(shù)）代碼。 這是進入GUI界面的第一步，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，在控制面板上編輯出下列的界面，在編輯時應(yīng)該注意如何使用控件，在本次課設(shè)中用到的控件有： （1）坐標軸：默認的標簽（Tag）屬性值為“橫坐標參數(shù)設(shè)置”，字號大小可以自己設(shè)定，我設(shè)置的是12； （2）面板：設(shè)置面板是為了標記某個區(qū)域代表的