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

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 基于MATLAB的AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真報(bào)告XXXX-XXXX-XXXX-XXXX V1.0天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2013年10月29日修訂歷史記錄日期版本文檔負(fù)責(zé)人修改內(nèi)容2013-10-29V1.0創(chuàng)建文檔編制姓名簽字日期電話審查姓名簽字日期電話審核姓名簽字日期電話批準(zhǔn)姓名簽字日期電話文檔評(píng)審負(fù)責(zé)人： 參加評(píng)審人員： 目 錄專心-專注-專業(yè)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(hào)時(shí)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(hào)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

2、用以下關(guān)鍵術(shù)語和簡(jiǎn)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；第四部分給出了各仿真模塊輸出時(shí)域和頻域波形，并對(duì)比發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的時(shí)域波形；第五部分對(duì)報(bào)告進(jìn)行了總結(jié)。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(hào)經(jīng)AM

3、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(hào)經(jīng)歷AM解調(diào)器的解調(diào)輸出，最終得到信宿信號(hào)。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(hào)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(hào)。具體時(shí)域表波形為： (1)對(duì)應(yīng)的頻譜波形為： (2)2.2 AM解調(diào)圖3 AM解調(diào)模型圖3顯示給出了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(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調(diào)制信號(hào)。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

4、器濾除高頻信號(hào)后得 (5)再經(jīng)過隔直流電容后 (6)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(hào)的時(shí)域和頻域波形，并對(duì)比發(fā)射信號(hào)和解調(diào)恢復(fù)信號(hào)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(shí)間長(zhǎng)度t。具體如下：%-ts=1.e-4;t=-0.04:ts:0.04 ;fc=500;sigma=0.3 ;3.2生成調(diào)制信號(hào)仿真中采用時(shí)間長(zhǎng)度-0.02 0.02高度為1的三角脈沖波形作為調(diào)制信號(hào)。%-% 生成調(diào)制信號(hào)m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02)；%調(diào)整

5、信號(hào)m_sig由兩個(gè)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(duì)發(fā)射信號(hào)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(hào)由調(diào)制信號(hào)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(hào)，fc為載波頻率。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(hào)，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(hào)。具體程序?qū)崿F(xiàn)如下：%-% 產(chǎn)生本地接收載波s_carr

6、=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(shí)間區(qū)間的長(zhǎng)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(hào)頻譜S_dem=fftshift(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fil

7、ter濾除s_dem中的高頻分量得恢復(fù)信號(hào)s_rec。% 繪制恢復(fù)信號(hào)頻譜S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t)；4 仿真結(jié)果曲線4.1發(fā)送信號(hào)波形和頻譜圖4發(fā)送信號(hào)時(shí)域波形圖4顯示給出了用于調(diào)制的發(fā)送信號(hào)時(shí)域波形。圖中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)表示時(shí)間和信號(hào)幅值。從圖中可以明顯看出發(fā)送信號(hào)為三角波信號(hào)。圖5 發(fā)送信號(hào)的頻譜圖5顯示給出了三角波發(fā)送信號(hào)對(duì)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(hào)頻譜主要集中在低頻段，而且信號(hào)帶寬較窄，大約在150Hz。4.2載波信號(hào)波形和頻譜圖6 載波信號(hào)時(shí)域波形圖6顯示給出了發(fā)送端調(diào)制基帶信號(hào)

8、所使用的載波波形。圖中橫坐標(biāo)表示載波持續(xù)時(shí)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。圖7 載波信號(hào)頻譜圖7顯示給出了系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)所需載波信號(hào)頻譜。圖中橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示信號(hào)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。4.3 AM信號(hào)波形和頻譜圖8 AM信號(hào)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(hào)的時(shí)域波形。圖中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別對(duì)應(yīng)表示時(shí)間和信號(hào)幅值。從圖中可知，已調(diào)制信號(hào)的外包絡(luò)仍然保持著跟調(diào)制信號(hào)相同的包絡(luò)特性。圖9 AM信號(hào)頻譜波形（SNR=19.72dB）圖9

9、顯示給出了經(jīng)歷調(diào)制后信號(hào)所對(duì)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(hào)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(duì)應(yīng)的高頻部分。但由于已調(diào)制信號(hào)中直流分量的作用，調(diào)制后信號(hào)頻譜的幅值相比原調(diào)制信號(hào)頻譜幅值并沒有完全減半。4.4相干解調(diào)波形和頻譜圖10 經(jīng)過相干解調(diào)后的時(shí)域信號(hào)波形圖10顯示給出了相干解調(diào)中信號(hào)乘以跟發(fā)送載波同頻的本地余玄波后的時(shí)域波形。圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)表示信號(hào)幅值。從上述圖中可知：AM信號(hào)完整的輸入波形轉(zhuǎn)化為單一極性輸出，同時(shí)信號(hào)的頻率增加。圖11 相干解調(diào)頻譜圖11 顯示給出了信號(hào)通過相干解調(diào)乘以本地載波后對(duì)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(duì)比圖9可知，乘以本地載波后的信號(hào)頻譜將AM信號(hào)頻譜又重新的搬移，而在高頻段仍然保留頻譜分量。4.5恢復(fù)信號(hào)波形和頻譜圖12 經(jīng)過低通濾波器后恢復(fù)信號(hào)時(shí)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(hào)的時(shí)域波形。圖中橫坐標(biāo)表示信號(hào)長(zhǎng)度時(shí)間坐標(biāo)軸，縱坐標(biāo)表示恢復(fù)信號(hào)的幅值。從圖中可看出，恢復(fù)的信號(hào)波形基本上跟發(fā)送端發(fā)送信號(hào)波形吻合。但由于受到噪聲的影響，信號(hào)的包絡(luò)發(fā)生了抖動(dòng)。圖13 經(jīng)歷低通濾波器恢復(fù)信號(hào)頻譜圖圖13顯示給出了相干解調(diào)信號(hào)經(jīng)過低通濾波器后對(duì)應(yīng)的頻譜。上述圖像中橫