通信原理模擬調(diào)制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 HUNAN UNIVERSITY 通信原理 實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名 陽(yáng)銘宇 學(xué)生學(xué)號(hào) 201308030119 專業(yè)班級(jí) 通信1301 _ _指導(dǎo)老師 余小游 2016 年5 月 5 日實(shí)驗(yàn)一 模擬調(diào)制Ø 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)l 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解模擬調(diào)制的5個(gè)基本性質(zhì)：已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表示、已調(diào)信號(hào)的頻域表示、已調(diào)信號(hào)的帶寬、已調(diào)信號(hào)的功率含量、解調(diào)后的信噪比。2. 掌握模擬調(diào)制（幅度調(diào)制、角調(diào)制）的基本原理并且通過(guò)仿真加深理解。l 實(shí)驗(yàn)原理AM信號(hào)時(shí)域表達(dá)式 式中 m(t) 調(diào)制信號(hào)，均值為0； A0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。頻域表達(dá)式DSB信號(hào)時(shí)域表達(dá)式：無(wú)直流分量頻域表達(dá)式：無(wú)載頻分量SSB信號(hào)

2、雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜M(w)的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制時(shí)域表達(dá)式u 保留上邊帶u 保留下邊帶頻譜表達(dá)式FM信號(hào)時(shí)域表達(dá)式頻域表達(dá)式² 寬帶調(diào)頻：² 窄帶調(diào)頻(NBFM)Ø 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. DSB-AM調(diào)制代碼：clear all;close all;clc;t0=0.15;%信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=0.001;%采樣周期fc=250;%載波頻率snr=20;%信噪比f(wàn)s=1/ts;%采樣頻率df=0.3;%頻率分辨率t=0:ts:t0;snr_lin=10(sn

3、r/10);%線性信噪比%信息信號(hào)m=ones(1,t0/(3*ts),-2*ones(1,t0/(3*ts),zeros(1,t0/(3*ts)+1);c=cos(2*pi*fc.*t);%載波信號(hào)u=m.*c;%調(diào)制后信號(hào)M,m,df1=fftseq(m,ts,df);%傅里葉變換M=M/fs;U,u,df1=fftseq(u,ts,df);%調(diào)制后信號(hào)的傅里葉變換U=U/fs;C,c,df1=fftseq(c,ts,df); % 載波的傅里葉變換f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; % 頻率向量signal_power=spower(u(1:length(t);

4、 % 已調(diào)信號(hào)功率noise_power=signal_power/snr_lin; % 計(jì)算噪聲功率noise_std=sqrt(noise_power); % 計(jì)算噪聲功率的標(biāo)準(zhǔn)差noise=noise_std*randn(1,length(u); % 產(chǎn)生高斯噪聲r(shí)=u+noise; % 將噪聲加到已調(diào)信號(hào)中R,r,df1=fftseq(r,ts,df); % 混合信號(hào)頻譜R=R/fs; % 縮放比例signal_power;clf;figure(1);subplot(2,2,1);plot(t,m(1:length(t);xlabel('Time');title(

5、9;The message signal');subplot(2,2,2);plot(t,c(1:length(t);xlabel('Time');title('The carrier');subplot(2,2,3);plot(t,u(1:length(t);xlabel('Time');title('The modulated signal');figure(2);subplot(2,1,1);plot(f,abs(fftshift(M);xlabel('Frequency');title('S

6、pectrum of the message signal');subplot(2,1,2);plot(f,abs(fftshift(U);title('Spectrum of the modulated signal');xlabel('Frequency');figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,noise(1:length(t);title('Noise sample'); xlabel('Time');subplot(2,1,2);plot(t,r(1:length(t);title(&#

7、39;Signal and noise');xlabel('Time');figure(4);subplot(2,1,1);plot(f,abs(fftshift(U);title('Signal spectrum');xlabel('Frequency');subplot(2,1,2);plot(f,abs(fftshift(R); title('Signal and noise spectrum');xlabel('Frequency');實(shí)驗(yàn)結(jié)果：2. DSB-AM 解調(diào)代碼：t0=0.15; % 信

8、號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=1/1500; % 采樣間隔fc=250; % 載波頻率fs=1/ts; % 采樣頻率df=0.3; % 所需的頻率分辨率t=0:ts:t0; % 時(shí)間向量m=ones(1,t0/(3*ts),-2*ones(1,t0/(3*ts),zeros(1,t0/(3*ts)+1); % 消息信號(hào)c=cos(2*pi*fc.*t); % 載波u=m.*c; % 已調(diào)信號(hào)y=u.*c; % 已調(diào)信號(hào)與載波相乘M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅立葉變換M=M/fs; % 縮放比例 U,u,df1=fftseq(u,ts,df); % 傅立葉變換U=U/fs; % 縮放

9、比例 Y,y,df1=fftseq(y,ts,df); % 傅立葉變換Y=Y/fs; % 縮放比例 f_cutoff=150; % 濾波器的截止頻率n_cutoff=floor(150/df1); % 設(shè)計(jì)濾波器f=0:df1:df1*(length(y)-1)-fs/2;H=zeros(size(f); H(1:n_cutoff)=2*ones(1,n_cutoff); H(length(f)-n_cutoff+1:length(f)=2*ones(1,n_cutoff);DEM=H.*Y; % 濾波器輸出信號(hào)的頻譜dem=real(ifft(DEM)*fs; % 濾波器輸出subplot(

10、3,1,1)plot(f,fftshift(abs(M)title('消息信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,2)plot(f,fftshift(abs(U)title('已調(diào)信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,3)plot(f,fftshift(abs(Y)title('混頻器輸出信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')figuresubplot(2,1,1)plot(f,fftshift(abs(H)title('低通濾波器頻率特性

11、')xlabel('頻率')subplot(2,1,2)plot(f,fftshift(abs(DEM)title('解調(diào)輸出信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')figuresubplot(2,1,1)plot(f,fftshift(abs(M)title('消息信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')subplot(2,1,2)plot(f,fftshift(abs(DEM)title('解調(diào)輸出信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')figuresubplot(2,1

12、,1)plot(t,m(1:length(t)title('時(shí)域消息信號(hào)')xlabel('時(shí)間')subplot(2,1,2)plot(t,dem(1:length(t)title('解調(diào)輸出的時(shí)域信號(hào)')xlabel('時(shí)間')實(shí)驗(yàn)結(jié)果：2. SSB-AM 調(diào)制代碼：clear all;close all;clc;t0=0.15;%信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=0.001;%采樣周期fc=250;%載波頻率snr=10;%信噪比f(wàn)s=1/ts;%采樣頻率df=0.25;%頻率分辨率t=0:ts:t0;snr_lin=10(snr/10);

13、%線性信噪比% the message vectorm=ones(1,t0/(3*ts),-2*ones(1,t0/(3*ts),zeros(1,t0/(3*ts)+1);c=cos(2*pi*fc.*t); % 載波數(shù)組udsb=m.*c; % DSB調(diào)制信號(hào)UDSB,udssb,df1=fftseq(udsb,ts,df); % 傅里葉變換UDSB=UDSB/fs; % 縮放比例f=0:df1:df1*(length(udssb)-1)-fs/2; % 頻率數(shù)組n2=ceil(fc/df1); % 本地載波% 除去上邊帶UDSB(n2:length(UDSB)-n2)=zeros(size

14、(UDSB(n2:length(UDSB)-n2);ULSSB=UDSB; % 產(chǎn)生LSSB-AM的頻譜M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅里葉變換M=M/fs; % 縮放比例u=real(ifft(ULSSB)*fs; % 產(chǎn)生LSSB信號(hào)signal_power=spower(udsb(1:length(t)/2; % % 計(jì)算信號(hào)功率noise_power=signal_power/snr_lin; % 計(jì)算噪聲功率noise_std=sqrt(noise_power); % 計(jì)算噪聲功率標(biāo)準(zhǔn)差noise=noise_std*randn(1,length(u); %

15、產(chǎn)生噪聲r(shí)=u+noise; % 在信號(hào)中加入噪聲R,r,df1=fftseq(r,ts,df); % 傅里葉變換R=R/fs; % 縮放比例signal_powerclf;figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,m(1:length(t);axis(0,0.15,-2.1,2.1);xlabel('Time');title('The message signal');subplot(2,1,2);plot(t,c(1:length(t); xlabel('Time');title('The carrier'

16、;); figure(2);subplot(2,1,1);plot(0:ts:ts*(length(u)-1)/8,u(1:length(u)/8);xlabel('Time');title('The LSSB-AM modulated signal') ;subplot(2,1,2);plot(f,abs(fftshift(ULSSB);xlabel('Frequency');title('Spectrum of the LSSB-AM modulated signal');figure(3);subplot(2,1,1);pl

17、ot(f,abs(fftshift(M);xlabel('Frequency');title('Spectrum of the message signal');subplot(2,1,2);plot(f,abs(fftshift(ULSSB);xlabel('Frequency');title('Spectrum of the LSSB-AM modulated signal');figure(4);subplot(2,1,1);plot(t,noise(1:length(t);title('Noise sample&#

18、39;) ;xlabel('Time');subplot(2,1,2);plot(t,r(1:length(t);title('Modulated signal and noise');xlabel('Time');figure(5);subplot(2,1,1);plot(f,abs(fftshift(ULSSB);title('Modulated signal spectrum');xlabel('Frequency');subplot(2,1,2);plot(f,abs(fftshift(R);title(&

19、#39;Modulated signal noise spectrum');xlabel('Frequency');4. SSB-AM 解調(diào)代碼：t0=0.15; % 信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=1/1500; % 采樣間隔fc=250; % 載波頻率fs=1/ts; % 采樣頻率df=0.25; % 所需的頻率分辨率t=0:ts:t0; % 時(shí)間向量m=ones(1,t0/(3*ts),-2*ones(1,t0/(3*ts),zeros(1,t0/(3*ts)+1); % 消息信號(hào)c=cos(2*pi*fc.*t); % 載波udsb=m.*c; % 已調(diào)的雙邊帶信號(hào)UDSB,

20、udsb,df1=fftseq(udsb,ts,df); % 傅立葉變換UDSB=UDSB/fs; % 縮放比例n2=ceil(fc/df1); % 載波在頻率向量中的位置UDSB(n2:length(UDSB)-n2)=zeros(size(UDSB(n2:length(UDSB)-n2); % 去掉雙邊帶的上邊帶ULSSB=UDSB; % 產(chǎn)生下邊帶頻譜M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 消息信號(hào)的頻譜M=M/fs; f=0:df1:df1*(length(M)-1)-fs/2; % 頻率向量u=real(ifft(ULSSB)*fs; % 從頻譜中得到下邊帶信號(hào)y=u.

21、*cos(2*pi*fc*0:ts:ts*(length(u)-1);%混頻Y,y,df1=fftseq(y,ts,df); % 混頻器輸出的頻譜Y=Y/fs; % 縮放比例f_cutoff=150; % 選擇濾波器的截止頻率n_cutoff=floor(150/df); % 設(shè)計(jì)濾波器H=zeros(size(f); H(1:n_cutoff)=4*ones(1,n_cutoff); H(length(f)-n_cutoff+1:length(f)=4*ones(1,n_cutoff); DEM=H.*Y; % 濾波器輸出信號(hào)的頻譜dem=real(ifft(DEM)*fs; % 濾波器輸出

22、subplot(3,1,1)plot(f,fftshift(abs(M)title('消息信號(hào)的頻譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,2)plot(f,fftshift(abs(ULSSB)title('已調(diào)信號(hào)的頻譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,3)plot(f,fftshift(abs(Y)title('混頻器輸出的幅度譜')xlabel('頻率')figure實(shí)驗(yàn)結(jié)果：5. 頻率調(diào)制（FM）代碼：t0=0.15; % 信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=0.0005; %

23、 采樣間隔fc=200; % 載波頻率fs=1/ts; % 采樣頻率df=0.25; % 所需的頻率分辨率kf=50; % 偏差常數(shù)t=0:ts:t0; % 時(shí)間向量m=ones(1,t0/(3*ts),-2*ones(1,t0/(3*ts),zeros(1,t0/(3*ts)+1); % 消息信號(hào)int_m(1)=0;for i=1:length(t)-1 % m的積分 int_m(i+1)=int_m(i)+m(i)*ts;endM,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅立葉變換M=M/fs; % 縮放比例f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; % 頻

24、率向量u=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_m); % 調(diào)頻信號(hào)U,u,df1=fftseq(u,ts,df); U=U/fs; subplot(2,1,1)plot(t,m(1:length(t)axis(0 0.15 -2.1 2.1)xlabel('時(shí)間')title('消息信號(hào)波形')subplot(2,1,2)plot(t,u(1:length(t)axis(0 0.15 -2.1 2.1)xlabel('時(shí)間')title('已調(diào)信號(hào)波形')figuresubplot(2,1,1)plot(f,abs

25、(fftshift(M) xlabel('頻率')title('消息信號(hào)的幅度譜')subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U) title('已調(diào)信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,1)plot(f,fftshift(abs(Y)title('混頻器輸出的幅度譜')xlabel('頻率')subplot(3,1,2)plot(f,fftshift(abs(H)title('低通濾波器')xlabel('頻率')

26、subplot(3,1,3)plot(f,fftshift(abs(DEM)title('解調(diào)輸出的幅度譜')xlabel('頻率')figuresubplot(2,1,1)plot(t,m(1:length(t)title('時(shí)域的消息信號(hào)')xlabel('時(shí)間')subplot(2,1,2)plot(t,dem(1:length(t)title('解調(diào)輸出的時(shí)域波形')xlabel('時(shí)間')6. FM 解調(diào)代碼：t0=0.2; % 信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=0.001; % 采樣間隔fc=250;

27、% 載波頻率snr=20; % 信噪比（dB）fs=1/ts; % 采樣頻率df=0.25; % 所需的頻率分辨率kf=100; % 偏差常數(shù)t=-t0/2:ts:t0/2; % 時(shí)間向量m=sinc(100*t); % 消息信號(hào)int_m(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_m(i+1)=int_m(i)+m(i)*ts;endM,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅立葉變換M=M/fs; % 縮放比例f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2; % 頻率向量Int_m=int_m(1:length(t);u=cos(2*pi*fc*t

28、 + 2*pi*kf*Int_m); % 調(diào)頻信號(hào)U,u,df1=fftseq(u,ts,df); U=U/fs; v,phase=env_phas(u,ts,250); % 解調(diào)，找出u的相位phi=unwrap(phase); % 保存初始相位dem=(1/(2*pi*kf)*(diff(phi)/ts); % 解調(diào)器輸出、 區(qū)分和擴(kuò)展相位subplot(2,1,1)plot(t,m(1:length(t)xlabel('時(shí)間')title('消息信號(hào)波形')subplot(2,1,2)plot(t,u(1:length(t)xlabel('時(shí)間&#

29、39;)title('已調(diào)信號(hào)波形')figuresubplot(2,1,1)plot(f,abs(fftshift(M) xlabel('頻率')title('消息信號(hào)的幅度譜')subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U) title('已調(diào)信號(hào)的幅度譜')xlabel('頻率')實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 思考題：一 1.調(diào)幅和調(diào)頻在無(wú)線電中是最常見(jiàn)的，調(diào)幅是使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制（AM）。其中，載波信號(hào)的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的某種特征的變換而變化。調(diào)頻是使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制（F

30、M）。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定調(diào)頻的抗干擾能力強(qiáng)，失真小，但服務(wù)半徑小、 調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強(qiáng)2、調(diào)頻波比調(diào)幅波頻帶寬 頻帶寬度與調(diào)制系數(shù)有關(guān)，即：調(diào)制系數(shù)大，頻帶寬。調(diào)頻中常取調(diào)頻系數(shù)大于1，而調(diào)幅系數(shù)是小于1的（大于1就過(guò)調(diào)了，會(huì)嚴(yán)重失真），所以，調(diào)頻波的頻帶寬度比調(diào)幅波的頻帶寬度大得多。因此音質(zhì)要好，音頻的上限可達(dá)10KHZ左右3、調(diào)頻制功率利用率大于調(diào)幅制 發(fā)射總功率中，邊頻功率為傳送調(diào)制信號(hào)的有效功率，而邊頻功率與調(diào)制系數(shù)有關(guān)，調(diào)制系數(shù)大，邊頻功率大。由于調(diào)頻系數(shù)mf大于調(diào)幅系數(shù)ma，所以，調(diào)頻制的功率利用率比調(diào)幅制高。4、由于調(diào)頻波

31、比調(diào)幅波頻帶寬，所以也帶來(lái)選擇性的問(wèn)題，所以不適合在射頻的低頻段使用，往往使用100M左右的波段。在這個(gè)波段的特點(diǎn)直線傳播，因此傳播的半徑相對(duì)小些二代碼：t=0:0.001:2;m=ones(size(t);m=(t>0&t<=0.1).*0.1+(t>=0.1&t<1).*t+(t>=1&t<1.9).*(-t+2)+(t>=1.9&t<2).*0.1;subplot(2,2,1)plot(t,m)xlabel('原信號(hào)')subplot(2,2,2)f1,fftm=T2F(t,m);plot(f

32、1,abs(fftm)xlabel('原信號(hào)頻譜')kf=25fc=20*1000y=cos(2*pi*fc*t+kf*trapz(t,m)subplot(2,2,3)plot(t,y)xlabel('FM信號(hào)')f,ffty=T2F(t,y);subplot(2,2,4)plot(f,ffty)xlabel('FM信號(hào)頻譜')a=min(m);b=max(m);fa=fc+kf*a/(2*pi);fb=fc+kf*b/(2*pi);sf_max=max(abs(ffty);B=sum(abs(ffty).2)*0.1*fc*fc/sf_max.

33、2;B_done=2*B+2*kf;實(shí)驗(yàn)結(jié)果：三代碼：t0=2; %信號(hào)持續(xù)時(shí)間ts=0.001; %采樣時(shí)間fs=1/ts;fc=50; %載波頻率df=0.3; %分辨率t=0:ts:t0; %時(shí)間向量m=(t>=0.1&t<1).*t+(t>=1&t<1.9).*(-t+2); %消息信號(hào)c=cos(2*pi*fc.*t); %調(diào)制載波y=m.*c; %已調(diào)信號(hào)w=y.*c; %已調(diào)信號(hào)乘以相干載波%濾波器Rp=0.1; %通帶最大衰減Rs=40; %阻帶最小衰減Wp=25/100; %通帶截止頻率Ws=75/100; %阻帶起始頻率n,Wn=el

34、lipord(Wp,Ws,Rp,Rs);b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);Sh=filter(b,a,w); %信號(hào)經(jīng)過(guò)橢圓低通濾波器%求消息信號(hào)的頻譜Mk=fft(m,512); %傅里葉變換Mw=2*pi*abs(fftshift(Mk);fw1=(-256:255)/512*1000;%求已調(diào)信號(hào)的頻譜Yk=fft(y,512); %傅里葉變換Yw=2*pi*abs(fftshift(Yk);fw2=(-256:255)/512*1000;%計(jì)算信噪比snrs1=1/0.001;snrs2=1/0.01;snrs3=1/0.05;snrs4=1/0.1;snrs5=1/0.3;

35、snr1=10*log10(snrs1);snr2=10*log10(snrs2);snr3=10*log10(snrs3);snr4=10*log10(snrs4);snr5=10*log10(snrs5);%*power_y=sum(y.2)/length(y); %信號(hào)功率%*%噪聲功率power_noise1=power_y/(10(snr1/10);power_noise2=power_y/(10(snr2/10);power_noise3=power_y/(10(snr3/10);power_noise4=power_y/(10(snr4/10);power_noise5=powe

36、r_y/(10(snr5/10);%*%加噪信號(hào)yn1=y+sqrt(power_noise1)*randn(size(y); yn2=y+sqrt(power_noise2)*randn(size(y); yn3=y+sqrt(power_noise3)*randn(size(y); yn4=y+sqrt(power_noise4)*randn(size(y); yn5=y+sqrt(power_noise5)*randn(size(y); %*%解調(diào)w1=yn1.*c; %已調(diào)信號(hào)乘以相干載波Sh1=filter(b,a,w1); %信號(hào)經(jīng)過(guò)橢圓低通濾波器w2=yn2.*c;Sh2=filter(b,a,w2);w3=yn3.*c;Sh3=filter(b,a,w3);w4=yn4.*c;Sh4=filter(b,a,w4);w5=yn5.*c;Sh5=filter(b,a,w5);subplot(2,1,1);plot(t,m);xlabel('Time');title('消息信號(hào)');grid onsubplot(2,1,2);plot(t,y);xlabel('Time'