基于MATLAB的AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真報(bào)告

1、推薦精選1引言1.1設(shè)計(jì)目的本報(bào)告依照傳統(tǒng)模擬調(diào)制的規(guī)范，給出了AM調(diào)制解調(diào)的具體流程，重點(diǎn)研究了系統(tǒng)中各階段信號時域和頻譜波形以及頻譜的搬移變化，為AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)信號波形的進(jìn)一步深入研究做了基礎(chǔ)。1.2術(shù)語定義本文檔使用以下關(guān)鍵術(shù)語和簡略語。英文縮寫英文全稱中文名稱AMAmplitude Modulation幅度調(diào)制AWGNAdditive White Gaussian Noise加性高斯白噪聲1.3參考資料1通信原理（第六版）樊昌信 曹麗娜 編著 國防工業(yè)出版社 2007年1月21.4文檔組織報(bào)告第二部分給出了AM調(diào)制解調(diào)的基本原理；第三部分給出了系統(tǒng)在MATLAB里面的程序調(diào)試及仿真；

2、第四部分給出了各仿真模塊輸出時域和頻域波形，并對比發(fā)射信號和接收信號的時域波形；第五部分對報(bào)告進(jìn)行了總結(jié)。推薦精選2 AM調(diào)制解調(diào)圖1 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)框圖圖1顯示給出了用于AM調(diào)制解調(diào)的系統(tǒng)框圖。從圖中可知，發(fā)送端信源信號經(jīng)AM調(diào)制器的調(diào)制后搭載高頻載波發(fā)送出去，發(fā)送信道中經(jīng)歷加性高斯白噪聲的干擾。接收端信號經(jīng)歷AM解調(diào)器的解調(diào)輸出，最終得到信宿信號。2.1 AM調(diào)制圖2 AM調(diào)制模型圖2顯示給出了AM調(diào)制的原理模型。從圖中可知發(fā)送信號和直流分量疊加后乘以高頻載波后即可形成AM調(diào)制信號。具體時域表波形為： (1)對應(yīng)的頻譜波形為： (2)推薦精選2.2 AM解調(diào)圖3 AM解調(diào)模型圖3顯示給出

3、了AM解調(diào)的數(shù)學(xué)模型。由上圖可知，解調(diào)端信道輸出信號乘以跟發(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調(diào)制信號。具體理論推導(dǎo)如下：送入解調(diào)器的AM的表達(dá)為 (3)與同頻同相的相干載波相乘后得 (4)經(jīng)歷低通濾波器濾除高頻信號后得 (5)再經(jīng)過隔直流電容后 (6)推薦精選3 基于MATLAB的AM仿真本仿真利用MATLAB自帶函數(shù)仿真了AM系統(tǒng)各階段信號的時域和頻域波形，并對比發(fā)射信號和解調(diào)恢復(fù)信號的波形。3.1仿真基本參數(shù)系統(tǒng)仿真前定義采樣間隔ts,載波頻率fc,噪聲系數(shù)sigma,和時間長度t。具體如下：%-ts=1.e-4;t=-0.04:ts:0.04 ;fc

4、=500;sigma=0.3 ;3.2生成調(diào)制信號仿真中采用時間長度-0.02 0.02高度為1的三角脈沖波形作為調(diào)制信號。%-% 生成調(diào)制信號m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02)；%調(diào)整信號m_sig由兩個三角脈沖波形左右平移后疊加生成。3.3 AM調(diào)制器在MATLAB中使用如下的語句對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制：%-% 調(diào)制過程s_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t)；%AM信號由調(diào)制信號m_sig疊加直流分量后乘以載波并混以噪聲形成。cos(2*pi*fc*t)；% 載波信號，fc

5、為載波頻率。推薦精選randn(size(t);%代表服從正態(tài)分布的噪聲。3.4相干解調(diào)器相干解調(diào)依靠接收端提供跟發(fā)送端同頻同相的高頻載波乘以接收信號，再經(jīng)低通濾波器提取低頻分量來恢復(fù)出原調(diào)制信號。具體程序?qū)崿F(xiàn)如下：%-% 產(chǎn)生本地接收載波s_carr =cos(2*pi*fc*t)；% 同步解調(diào)s_dem=s_am.*s_carr；% 定義lfft變量Lfft=length(t)；%取時間區(qū)間的長度并賦值給Lfft。Lfft=2ceil(log2(Lfft)+1)；%將Lfft重新轉(zhuǎn)化成為更大的偶數(shù)Lfft。ceil；%向正無窮大的方向取整% 繪制解調(diào)后信號頻譜S_dem=fftshift(

6、fft(s_dem,Lfft)/(length(t);% 生成低通濾波器h=fir1(60,B_m*ts)；%設(shè)計(jì)低通濾波器頻域相應(yīng)，其中濾波器階數(shù)60,截至頻率75Hz。% 低通濾波s_rec=filter(h,1,s_dem)；%理想低通濾波器filter濾除s_dem中的高頻分量得恢復(fù)信號s_rec。% 繪制恢復(fù)信號頻譜推薦精選S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t)；4 仿真結(jié)果曲線4.1發(fā)送信號波形和頻譜圖4發(fā)送信號時域波形圖4顯示給出了用于調(diào)制的發(fā)送信號時域波形。圖中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對應(yīng)表示時間和信號幅值。從圖中可以明顯看出發(fā)送信號為三角

7、波信號。推薦精選圖5 發(fā)送信號的頻譜圖5顯示給出了三角波發(fā)送信號對應(yīng)的頻譜。圖中橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示頻譜幅值。從圖中可以看出信號頻譜主要集中在低頻段，而且信號帶寬較窄，大約在150Hz。推薦精選4.2載波信號波形和頻譜圖6 載波信號時域波形圖6顯示給出了發(fā)送端調(diào)制基帶信號所使用的載波波形。圖中橫坐標(biāo)表示載波持續(xù)時間，橫坐標(biāo)表示載波幅度。從圖中可知本次調(diào)制使用的載波是幅度為1，周期為，頻率為500Hz的余玄波。推薦精選圖7 載波信號頻譜圖7顯示給出了系統(tǒng)發(fā)射信號所需載波信號頻譜。圖中橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示信號頻譜幅值。從圖中可以明顯看出載波頻譜的中心頻率分別為+500Hz，-500Hz

8、。推薦精選4.3 AM信號波形和頻譜圖8 AM信號波形(SNR=19.72dB)圖8顯示給出了系統(tǒng)中經(jīng)過AM調(diào)制后信號的時域波形。圖中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對應(yīng)表示時間和信號幅值。從圖中可知，已調(diào)制信號的外包絡(luò)仍然保持著跟調(diào)制信號相同的包絡(luò)特性。推薦精選圖9 AM信號頻譜波形（SNR=19.72dB）圖9顯示給出了經(jīng)歷調(diào)制后信號所對應(yīng)的頻譜。頻譜圖中橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示頻譜幅值。從圖中可知：原發(fā)射信號經(jīng)過調(diào)制后，頻譜明顯從原來的低頻部分搬移到載波頻率對應(yīng)的高頻部分。但由于已調(diào)制信號中直流分量的作用，調(diào)制后信號頻譜的幅值相比原調(diào)制信號頻譜幅值并沒有完全減半。推薦精選4.4相干解調(diào)波形和頻譜圖1

9、0 經(jīng)過相干解調(diào)后的時域信號波形圖10顯示給出了相干解調(diào)中信號乘以跟發(fā)送載波同頻的本地余玄波后的時域波形。圖中橫坐標(biāo)為時間軸，縱坐標(biāo)表示信號幅值。從上述圖中可知：AM信號完整的輸入波形轉(zhuǎn)化為單一極性輸出，同時信號的頻率增加。推薦精選圖11 相干解調(diào)頻譜圖11 顯示給出了信號通過相干解調(diào)乘以本地載波后對應(yīng)頻譜圖。圖中橫坐標(biāo)表示頻率變化范圍，縱坐標(biāo)表示頻譜幅值。由上圖對比圖9可知，乘以本地載波后的信號頻譜將AM信號頻譜又重新的搬移，而在高頻段仍然保留頻譜分量。推薦精選4.5恢復(fù)信號波形和頻譜圖12 經(jīng)過低通濾波器后恢復(fù)信號時域波形（SNR=19.72dB）圖12顯示給出了經(jīng)過低通濾波器后恢復(fù)出的信號的時域波形。圖中橫坐標(biāo)表示信號長度時間坐標(biāo)軸，縱坐標(biāo)表示恢復(fù)信號的幅值。從圖中可看出，恢復(fù)的信號波形基本上跟發(fā)送端發(fā)送信號波形吻合。但由于受到噪聲的影響，信號的包絡(luò)發(fā)生了抖動。推薦精選圖13 經(jīng)歷低通濾波器恢復(fù)信號頻譜圖圖13顯示給出了相干解調(diào)信號經(jīng)過低通濾波器后對應(yīng)的頻譜。上述圖像中橫坐標(biāo)代表頻率變化，縱坐標(biāo)表示頻譜幅度變化。對比原發(fā)射信號頻譜可知，此恢復(fù)出的信