利用MATLAB實現(xiàn)AM調(diào)制與解調(diào)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上題目 利用MATLAB實現(xiàn)信號的AM調(diào)制與解調(diào) 專業(yè)、班級 電子信息工程技術(shù) 學(xué)號 姓名 基本要求、主要參考資料等：基本要求：1、掌握利用MATLAB實現(xiàn)信號AM調(diào)制與解調(diào)的方法。2、學(xué)習(xí)MATLAB中信號表示的基本方法及繪圖函數(shù)的調(diào)用，實現(xiàn)對常用連續(xù)時間信號的可視化表示。3、加深理解調(diào)制信號的變化；驗證信號調(diào)制的基本概念、基本理論，掌握信號與系統(tǒng)的分析方法。主要參考資料：1、王秉鈞等. 通信原理M.北京：清華大學(xué)出版社，2、陳懷琛.數(shù)字信號處理教程-MATLAB釋義與實現(xiàn)M.北京：電子工業(yè)出版社,2004.專心-專注-專業(yè)目 錄123摘 要現(xiàn)在的社會越來越發(fā)達(dá)，科學(xué)

2、技術(shù)不斷的在更新，在信號和模擬電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào)，而信號幅度調(diào)制與解調(diào)是最基本，也是經(jīng)常用到的。用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來便利。在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫氖找魴C也是采用了AM調(diào)制方式，而且在軍事和民用領(lǐng)域都有十分重要的研究課題。本設(shè)計主要研究內(nèi)容是利用MATLAB實現(xiàn)對進(jìn)行AM調(diào)制，載波信號頻率為1000Hz，調(diào)制深度為。t0=.在MATLAB中顯示調(diào)制信號的波形和頻譜，已調(diào)信號的波形和頻譜，比較信號調(diào)制前后的變化。并對已調(diào)信號解調(diào)，比較了解調(diào)后的信號與原信號的區(qū)別。信號幅度調(diào)制與解調(diào)及MATLAB中信號表示的基本方法及繪圖

3、函數(shù)的調(diào)用，實現(xiàn)了對連續(xù)時間信號的可視化表示。關(guān)鍵詞：AM、 調(diào)制、 解調(diào)、 MAT LAB簡介MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分?；竟δ?MATLAB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

4、進(jìn)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(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(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(jìn)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。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，

5、FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C+ ，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。應(yīng)用MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行以下各種工作：（1）數(shù)值分析；（2）數(shù)值和符號計算； （3）工程與科學(xué)繪圖；（4）控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真；（5）數(shù)字圖像處理技術(shù)；（6）數(shù)字信號處理技術(shù)；（7）通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真；（8）財務(wù)與金融工

6、程。MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計、測試和測量、財務(wù)建模和分析以及計算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴展MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域的問題。2.系統(tǒng)總體設(shè)計方案調(diào)制信號調(diào)制信號是原始信息變換而來的低頻信號。調(diào)制本身是一個電信號變換的過程。調(diào)制信號去改變載波信號的某些特征值（如振幅、頻率、相位等），導(dǎo)致載波信號的這個特征值發(fā)生有規(guī)律的變化，這個規(guī)律是調(diào)制信號本身的規(guī)律所決定的。 matlab實現(xiàn)調(diào)制信號的波形本設(shè)計的調(diào)制信號為，通過matlab仿真顯示出其波形圖如圖2-1所示圖2-1 調(diào)制信號 matl

7、ab實現(xiàn)調(diào)制信號的頻譜連續(xù)傅里葉變換是一個特殊的把一組函數(shù)映射為另一組函數(shù)的線性算子。傅里葉變換就是把一個函數(shù)分解為組成該函數(shù)的連續(xù)頻率譜。在數(shù)學(xué)分析中，信號f(t)的傅里葉變換被認(rèn)為是處在頻域中的信號。離散傅里葉變換的一種快速算法,簡稱FFT。為了節(jié)省電腦的計算時間，實現(xiàn)數(shù)字信號的實時處理，減少離散傅里葉變換（DFT）的計算量?？焖俑道锶~變換（FFT），并不是一種新的傅立葉分析理論，而是減少DFT計算量的算法設(shè)計思想和DFT各種快速算，為計算機處理數(shù)據(jù)節(jié)省了時間。對已知信號進(jìn)行快速傅里葉變換其抽樣頻率為1000hz，matlab仿真頻譜如圖2-2圖2-2已知信號的頻譜 matlab實現(xiàn)載波的

8、仿真載波是被調(diào)制以傳輸信號的波形，一般為正弦波。一般要求正弦載波的頻率遠(yuǎn)高于調(diào)制信號的帶寬，否則會發(fā)生混疊，使傳輸信號失真。 我們一般需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的頻率是低頻的，如果按照本身的數(shù)據(jù)的頻率來傳輸，不利于接收和同步。使用載波傳輸，我們可以將數(shù)據(jù)的信號加載到載波的信號上，接收方按照載波的頻率來接收數(shù)據(jù)信號，有意義的信號波的波幅與無意義的信號的波幅是不同的，將這些信號提取出來就是我們需要的數(shù)據(jù)信號。本實驗的載波頻率為1000hz，起波形圖如圖2-3所示圖 2-3載波波形信號的幅度調(diào)制調(diào)制，就是把信號轉(zhuǎn)化成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N。廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。載波調(diào)制，就是用

9、調(diào)制信號區(qū)控制載波參數(shù)的過程，即使載波的某一個或幾個參數(shù)按照調(diào)制信號的虧率而變化。調(diào)制信號時指來自信源的消息信號。未受調(diào)制的周期性振蕩信號稱為載波，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。1 信號的幅度調(diào)制原理 幅度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖2-4所示，載波信號，其中A0為外加信號。圖2-4 （） （）由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載波分量，上邊帶，下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此AM信號時帶有載波分量的雙邊帶調(diào)制信號，它的帶寬是基帶信號帶寬fH的2倍。2.

10、雙邊帶幅度調(diào)制在AM調(diào)制模型中將直流A0去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式-抑制載波雙邊帶信號（DSBSC），簡稱雙邊帶信號DSB（如圖2-5）。其時域表達(dá)式為： （）圖2-5 DSB信號的調(diào)制其頻域相應(yīng)為： 與先前幅度調(diào)節(jié)相比,只是少了直流分量，相應(yīng)的少了也就是在的處少了沖擊響應(yīng)，與AM信號比較，因為不存在載波分量，DSB信號的調(diào)制效率為100%。DSB信號解調(diào)時需要采用相干解調(diào)，也稱同步檢波。 matlab實現(xiàn)雙邊帶幅度調(diào)制本節(jié)主要通過matlab軟件把調(diào)制信號調(diào)制到載波信號上，使載波的幅度按照調(diào)制信號的規(guī)律進(jìn)行變化。其波形如圖2-6所示圖2-6已調(diào)信號 matlab實現(xiàn)已調(diào)信號的頻譜

11、圖與調(diào)制信號實現(xiàn)頻譜圖的原理一樣，用matlab對已調(diào)信號進(jìn)行快速傅里葉變換，可以得到已調(diào)信號的頻譜圖，如圖2-7所示圖2-7 已調(diào)信號頻譜圖 幅度調(diào)制前后的比較雙邊帶幅度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。調(diào)制后的信號是把調(diào)制信號加載到載波上，使載波上呈現(xiàn)調(diào)制信號的包絡(luò)線。對于已調(diào)信號的頻譜，實質(zhì)就是把調(diào)制信號由低頻段搬遷到高頻段進(jìn)行通信。其波形比較如圖2-8所示 已知信號 已知信號頻譜 已調(diào)信號 已調(diào)信號頻譜圖2-8 調(diào)制前后時域和頻域的波形已調(diào)信號的解調(diào) AM信號的解調(diào)原理及方式解調(diào)是調(diào)制的逆過程，解調(diào)是將位于載波的信號頻譜再搬回來，并且不失真的恢復(fù)出原

12、始基帶信號。對于幅度調(diào)制來說，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號的過程。解調(diào)的方式有兩種：相干解調(diào)與非相干解調(diào)。相干解調(diào)適用于各種線性調(diào)制系統(tǒng)，非相干解調(diào)一般適用幅度調(diào)制（AM）信號。信號的相干解調(diào)低通濾波器所謂相干解調(diào)是為了從接受的已調(diào)信號中，不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。相干載波的一般模型如圖3-1圖3-1AM信號的相干解調(diào)原理框圖將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波，得 （）由、式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號 （）相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿

13、足，則會破壞原始信號的恢復(fù)。信號的非相干解調(diào)所謂非相干解調(diào)是在接收端解調(diào)信號時不需要本地載波，而是利用已調(diào)信號中的包絡(luò)信號來恢復(fù)原基帶信號。因此，非相干解調(diào)一般只適用幅度調(diào)制（AM）系統(tǒng)。憂郁包絡(luò)解調(diào)器電路簡單，效率高，所以幾乎所有的幅度調(diào)制（AM）接收機都采用這種電路。如下為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路。其利用的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒄{(diào)幅高頻信號去掉一半，再利用的充放電特性和低通濾波器濾去高頻分量，就可以得到與包絡(luò)線形狀相同的音頻信號。圖3-2 AM信號的非相干解調(diào)原理當(dāng)RC滿足條件時，包絡(luò)檢波器的輸出基本與輸入信號的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系，即 （）其中，。隔去直流后就得到原信號。 matlab實現(xiàn)已調(diào)

14、信號的解調(diào)解調(diào)過程是運用相干解調(diào)，對已調(diào)信號乘上載波，再通過低通濾波器濾波就可以無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號。其解調(diào)后的仿真波形如圖3-3所示。圖3-3解調(diào)后的調(diào)制信號本設(shè)計是采用雙邊帶調(diào)幅來實現(xiàn)的信號調(diào)制，用相干波解調(diào)后，沒有直流分量，幅度減為原來的一半，頻率不變化。由頻譜圖可知解調(diào)是把已調(diào)信號的頻譜搬回到原來的位置，從而恢復(fù)出原始信號。恢復(fù)信號不失真的關(guān)鍵是低通濾波器的設(shè)置，盡可能的減小失真度。已知信號 解調(diào)并濾波后的信號圖3-4已知信號與解調(diào)信號的比較結(jié)論經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，在忙碌之余我也有很大的收獲。雖然我們的課節(jié)不是很多，但在這有限的時間里，老師盡其所能的將自己所知道的知識傳授給大家，

15、讓大家真正的有所學(xué)、有所悟。作為一個本科生的結(jié)業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個是難以想象的?；厥鬃约哼@一學(xué)期的生活，不禁感慨萬千。豐富而緊張的校園生活，友好熱情的同學(xué)，嚴(yán)厲而不乏關(guān)心的老師，這段經(jīng)歷必將影響我的一生，我也必將從這段經(jīng)歷中受益無窮。通過這一段時間的學(xué)習(xí)和設(shè)計，使我更加清楚的明白的信號調(diào)幅的調(diào)制與解調(diào)的具體過程及方法，使我對整個過程有了更加深刻的了解，同時也進(jìn)一步了解了MATLAB的基礎(chǔ)應(yīng)用知識，使我的知識有了更加深刻的理解。在課程設(shè)計的過程中我遇到了很多問題，使我明白了自己的知識到底有多欠缺。通過

16、查資料及和同學(xué)們共同討論分析最終解決了問題，這也使我明白了團隊的重要性，我們大家都是一個團隊，我們個人的能力是很微小，很渺茫，我們只有和大家一起，充分發(fā)揮團隊的力量，我們才可能更效率的解決問題，迎接各種考驗，只有那些靠團隊的集團才才能解決各種困難，才可能真正取得成功。同時，我們在面對各種問題的時候，我們不能驚慌，只有通過查資料，來慢慢的查找解決問題的方法才可能真正的解決問題，因此我們學(xué)習(xí)學(xué)的不僅僅是書面上的知識，更是解決問題的方法與思路。不僅在這門學(xué)科中是這樣，在其他學(xué)科中也是一樣的。凡事都要經(jīng)歷從不會到會的過程，我曾經(jīng)以為自己做不了，但是最后自己還是做好了，因此我知道：有些事只要自己肯做并認(rèn)真的去做就一定可以實現(xiàn)！我會在以后的學(xué)習(xí)和生活中更加努力的去提高自己，應(yīng)用自己所學(xué)的知識解決更多的問題！參考文獻(xiàn)1 劉衛(wèi)國.MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用（第二版）M.北京：高等教育出版社，2006.2陳后金. 信號與