通信原理AM protues和MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)2014

1、2012級(jí)電子信息工程專業(yè)答辯報(bào)告姓名學(xué)號(hào)成績通信原理一、 AM調(diào)制解調(diào)Proteus和Matlab仿真與實(shí)現(xiàn)1 AM調(diào)制原理AM調(diào)制也稱普通調(diào)幅波，已調(diào)波幅度將隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而線性變化，但載波頻率不變。設(shè)載波是頻率為c的余弦波： uc(t)=Ucmcosct, 調(diào)制信號(hào)為頻率為的單頻余弦信號(hào)，即U(t)=Umcost(c),則普通調(diào)幅波信號(hào)為:uAM(t)= (Ucm+kUm cos t)cosct = Ucm(1+Macost)cosct （1）式中：MakUm/Ucm，稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度AM調(diào)制信號(hào)波形如圖1所示：圖1.普通調(diào)幅波形從調(diào)幅波的表達(dá)式（1）可知，在數(shù)學(xué)上調(diào)幅電路的組

2、成模型，可以由一個(gè)相乘器和一個(gè)相加器組成。如圖2所示：圖2.低電平調(diào)幅原理圖2 AM解調(diào)原理圖3 AM解調(diào)模型圖3顯示AM解調(diào)的數(shù)學(xué)模型。解調(diào)端信道輸出信號(hào)乘以跟發(fā)送端同頻同相的高頻載波后，經(jīng)低通濾波器提取低頻分量，即可得到原始的基帶信號(hào)。振幅解調(diào)是振幅調(diào)制的逆過程，從頻譜的角度看就是將有用信號(hào)從高頻段搬到低頻段。而要完成頻譜搬移（有新頻率產(chǎn)生），電路中必須要有非線性器件。一般情況下，AM波采用包絡(luò)檢波即峰值檢波的方式實(shí)現(xiàn)解調(diào)。即包絡(luò)檢波就是從AM波中還原出原調(diào)制信號(hào)的過程。AM波采用的解調(diào)電路為包絡(luò)檢波電路。包絡(luò)檢波電路通常采用二極管和RC濾波網(wǎng)絡(luò)組成，為了使二極管峰值包絡(luò)檢波器能正常工作,

3、 避免失真, 實(shí)驗(yàn)過程中將普通二極管檢波電路做了一些改進(jìn)，因而實(shí)驗(yàn)選取的電路如圖4所示。要求必須根據(jù)輸入調(diào)幅信號(hào)的工作頻率與調(diào)幅指數(shù)以及實(shí)際負(fù)載RL, 正確選擇二極管和R1、R2和C、Cc的值。此次實(shí)驗(yàn)各元件的參數(shù)如下：C=0.01F，R1=1k，R2=5k，Cc=47F，RL=10k圖4.改進(jìn)后的二極管峰值包絡(luò)檢波器3 Proteus仿真效果如下3.1輸入信號(hào)的參數(shù)載波信號(hào)U1：8V，25kHz；調(diào)制信號(hào)U2：1V，600Hz。此電路以單片MC141596為基礎(chǔ)的模擬乘法器電路。單擊開始按鈕，彈出示波器顯示窗格，調(diào)整周期與各幅值使各波形清新可見。仿真結(jié)果如下圖所示，各波形從上到下依次為：解調(diào)

4、信號(hào)Uo，調(diào)制信號(hào)uAM(t)，輸入信號(hào)U2，輸入信號(hào)U1。然后緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察各波形的變化情況，發(fā)生失真時(shí)的波形記錄如下圖產(chǎn)生失真的原因：調(diào)制度：MakUm/Ucm 由調(diào)制指數(shù)的意義可知，若ma>1，即調(diào)制信號(hào)的振幅超過直流電平V0，則疊加后波形會(huì)失真。二、Matlab仿真如下2.1載波信號(hào)U1=5; %載波幅值為5f1=3000; %載波頻率為3000t=-1:0.00001:1; % t掃描范圍為-1到1w1=2*pi*f1; %載波信號(hào)角頻率u1=U1*cos(w1*t); %載波信號(hào)表達(dá)式figure(1); %新建一個(gè)圖形窗口1subplot(2,1,1); %將圖形

5、窗口一分為二，并把第一個(gè)作為一個(gè)窗口 plot(t,u1); %繪制載波信號(hào)波形xlabel('t');ylabel('u1'); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u1title('載波信號(hào)波形'); %標(biāo)題為載波信號(hào)波形axis(0,0.01,-10,10); %設(shè)置顯示范圍Y1=fft(u1); %對(duì)u1進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形口plot(abs(Y1); %繪制Y1的圖形xlabel('w');ylabel('Y1'); %橫坐標(biāo)為w，縱坐標(biāo)顯示為Y1title

6、('載波信號(hào)頻譜'); %標(biāo)題為載波信號(hào)頻譜axis(5800,6200,0,600000); %設(shè)置顯示范圍2.2調(diào)制信號(hào)U2=3; f2=3; t=-1:0.00001:1; %t掃描范圍為-1到1w2=2*pi*f2; u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %調(diào)制信號(hào)式figure(2); %新建一個(gè)圖形窗口2subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二，并把第一個(gè)作為當(dāng)前圖形窗口 plot(t,u2); %繪制載波信號(hào)波形xlabel('t');ylabel('u2&

7、#39;); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u2title('調(diào)制信號(hào)波形'); %標(biāo)題為調(diào)制信號(hào)波形axis(0,1,-15,15); %設(shè)置顯示范圍Y2=fft(u2); %對(duì)u2進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形窗口plot(abs(Y2); %繪制Y2的圖形xlabel('w');ylabel('Y2'); %橫坐標(biāo)為w，縱坐標(biāo)顯示為u1title('調(diào)制信號(hào)頻譜'); %標(biāo)題為載波信號(hào)頻譜axis(0,250,0,2000000); %設(shè)置顯示范圍2.3 AM調(diào)制t=-1:0.00

8、001:1; %t掃描范圍-1到1U1=5; %載波信號(hào)幅度U2=3;f1=3000; %載波信號(hào)頻率f2=3;m=0.1; %調(diào)制度為0.1 w1=2*pi*f1; %載波信號(hào)角頻率w2=2*pi*f2;u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %調(diào)制信號(hào) u3=U1*(1+m*u2).*cos(w1)*t); %AM已調(diào)信號(hào)figure(3); %新建一個(gè)圖形窗口3subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二，并把第一個(gè)作為當(dāng) 前圖形窗口 plot(t,u3); %繪制已調(diào)信號(hào)波形xlabel('t'

9、;);ylabel('u3'); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u3title('已調(diào)信號(hào)波形'); %標(biāo)題為已調(diào)信號(hào)波形axis(0,1,-15,15); %設(shè)置顯示范圍Y3=fft(u3); %對(duì)u3進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形窗口plot(abs(Y3); %繪制Y3的圖形xlabel('w');ylabel('Y3'); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u3title('已調(diào)信號(hào)頻譜'); %標(biāo)題為已調(diào)信號(hào)頻譜axis(5900,6100,0,600000); %設(shè)置

10、顯示范圍2.4 AM波解調(diào)（包絡(luò)檢波法）%經(jīng)過AM調(diào)制產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)u3env=abs(hilbert(u3); %找出已調(diào)信號(hào)的包絡(luò) u4=18*(env-U1)*m; %去掉直流分量并重新縮放figure(4); %新建一個(gè)圖形窗口4subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二，并把第一個(gè)作為當(dāng)前圖形窗口 plot(t,u4); %繪制解調(diào)波形xlabel('t');ylabel('u4'); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u4title('AM已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)檢波波形')%標(biāo)題為AM已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)檢波波形axis(0,1,-15,15);

11、%設(shè)置顯示范圍Y4=fft(u4); %對(duì)u4進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形窗口plot(abs(Y4); xlabel('w');ylabel('Y4'); title('AM已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)檢波頻譜'); %標(biāo)題為AM已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)檢波頻譜axis(0,250,0,2000000); %設(shè)置顯示范圍2.5 AM波解調(diào)（同步乘積型檢波法）%經(jīng)過AM調(diào)制產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)u3u5=u3.*cos(w1*t); %濾波前的解調(diào)信號(hào) figure(5); %新建圖形窗口5subplot(2,1,1); %將圖形

12、窗口一分為二 plot(t,u5); %繪制濾波前的解調(diào)信號(hào)波形xlabel('t');ylabel('u5'); %橫坐標(biāo)為t，縱坐標(biāo)顯示為u5title('濾波前的解調(diào)信號(hào)波形'); %設(shè)置標(biāo)題Y5=fft(u5); %對(duì)u5進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形窗口plot(abs(Y5); %繪制Y5的波形 xlabel('w');ylabel('Y5'); title('濾波前的解調(diào)信號(hào)頻譜'); axis(187900,188100,0,60000

13、0 %巴特沃斯低通濾波器f1=100;f2=200; %待濾波信號(hào)頻率fs=2000; %采樣頻率m=(0.3*f1)/(fs/2); %定義過度帶寬M=round(8/m); %定義窗函數(shù)的長度N=M-1; %定義濾波器的階數(shù)b=fir1(N,0.5*f2/(fs/2); %使用fir1函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器%輸入的參數(shù)分別是濾波器的階數(shù)和截止頻率figure(6) %新建圖形窗口6h,f=freqz(b,1,512); %濾波器的幅頻特性圖 %H,W=freqz(B,A,N)N是一個(gè)整數(shù)時(shí)函數(shù)返回N點(diǎn)的頻率向量和幅頻響應(yīng)向量plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h) %參數(shù)分

14、別是頻率與幅值xlabel('頻率/赫茲');ylabel('增益/分貝');title('濾波器的增益響應(yīng)');gridu6=filter(b,1,u5); %濾波后的解調(diào)信號(hào) figure(7); %新建圖形窗口7subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二，并把第一個(gè)作為plot(t,u6); %繪制濾波后的解調(diào)信號(hào)波形xlabel('t');ylabel('u6'); title('濾波后的解調(diào)信號(hào)波形');Y6=fft(u6); %對(duì)u6進(jìn)行傅里葉變換subplot(2,1,2);

15、 %將第二個(gè)子圖形窗口作為當(dāng)前圖形窗口plot(abs(Y6); %繪制Y6的波形 xlabel('w');ylabel('Y6'); title('濾波后的解調(diào)信號(hào)頻譜'); axis(0,250,0,600000);2.6 AM波的功率1:0.01:1; %調(diào)制度掃描范圍Ucm=5; %載波信號(hào)幅值 RL=1000; %負(fù)載電阻Pc=1/2*Ucm*Ucm/RL; %負(fù)載上消耗的載波功率 Pu=(1/2*m*Ucm).*(1/2*m*Ucm)/(2*RL); %上邊頻分量所消耗的平均功率Pl=Pu; %下邊頻分量所消耗的平均功率PAM=Pc+Pu+Pl; %在調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)的平均總功率e=(Pu+Pl)./PAM; %雙邊帶總功率與平均總功率之比 figure(8); %新建一個(gè)圖形窗口8plot(m,e); %做出m與e的關(guān)系曲線xalbel('調(diào)制度m ')； % 設(shè)定橫縱坐標(biāo)顯示yxabel('雙邊帶總功率與平均總功率之比')； grid on 3 仿真結(jié)果分析（1） 由調(diào)制解調(diào)仿真結(jié)果可知，原