基于Matlab的線性模擬調(diào)制技術(shù)研究

1、 PAGE25 / NUMPAGES29*實(shí)踐教學(xué)*理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2011年秋季學(xué)期 移動(dòng)通信 課程設(shè)計(jì)題 目：基于Matlab 的線性模擬調(diào)制技術(shù)研究專業(yè)班級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：成 績：摘 要在本課程設(shè)計(jì)AM、DSB、SSB、VSB線性調(diào)制將基帶信號(hào)調(diào)制在不通的載波頻率進(jìn)行電磁波的輻射發(fā)射。我將通過多方搜集資料與分析，來理解線性調(diào)制的具體過程和它在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)方法。更清晰地認(rèn)識(shí)線性的調(diào)制原理，同時(shí)加深對(duì)MATLAB這款通信仿真軟件操作的熟練度，并在使用中去感受計(jì)算機(jī)仿真的應(yīng)用與特色在線性調(diào)制方式通過時(shí)域與頻域進(jìn)行分析。利用自主的設(shè)計(jì)過程來鍛煉自己獨(dú)立思考，分析和解決

2、問題的能力，為我今后的自主學(xué)習(xí)研究提供具有實(shí)用性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)鍵詞：AM信號(hào)，調(diào)制，解調(diào)，信噪比，MATLAB前 言調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。調(diào)制，就是把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱為載波調(diào)制）。在無線通信中和其他的大多數(shù)場合，調(diào)制信號(hào)是指來自信源的消息信號(hào)（基帶信號(hào)），這些信號(hào)可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。未受調(diào)制的周期信號(hào)振蕩信號(hào)稱為載波，他可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脈沖序列）。載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)，它含有調(diào)制信號(hào)的全部特征。解調(diào)（也稱檢波）則是調(diào)制的逆過程。起作用是將已調(diào)制信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來。載波調(diào)制是基帶信號(hào)對(duì)

3、載波信號(hào)的調(diào)制是為了實(shí)現(xiàn)下列一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)：第一，在無線傳輸中，信號(hào)是以電磁波的形式通過天線輻射到空間中的。為了獲得較高的輻射功率，天線的尺寸必須與發(fā)射信號(hào)的波長相比擬。而基帶信號(hào)包含的較低頻率分量的波長較長，致使天線長度過長而難以實(shí)現(xiàn)。但通過調(diào)制，吧基帶信號(hào)的頻率搬至較高的載波頻率上，使已調(diào)信號(hào)的頻率與信道的帶通特性相匹配，這樣就可以提高傳輸新能，以較小的發(fā)送功率與較短的天線來輻射電磁波。如在GSM體制移動(dòng)通信使用的是900MHz頻段，所需天線尺寸為8cm。第二，把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道的利用率。第三，擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)的干擾、抗衰落能力，還

4、可以實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互喚。因此，調(diào)制對(duì)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有著很大的影響和作用。采用什么樣的調(diào)制方式將直接影響著通信系統(tǒng)的性能。調(diào)制方式有很多。根據(jù)調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，載波是連續(xù)波還是脈沖序列，相應(yīng)的調(diào)制方式有模擬連續(xù)波調(diào)制（簡稱模擬調(diào)制）、數(shù)字連續(xù)波調(diào)制（簡稱數(shù)字調(diào)制）、模擬脈沖調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)連續(xù)波調(diào)制。最常用和最重要的模擬調(diào)制方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。常見的調(diào)幅（AM）、雙邊帶（DSB）、單邊帶（SSB）、和殘留邊帶（VSB）等調(diào)制就是幅度調(diào)制的典型的實(shí)例和基礎(chǔ)應(yīng)用。目錄TOC o 1-2 h z uHYPERLINK l _Toc31353

5、1827第一章、調(diào)制 PAGEREF _Toc313531827 h 1HYPERLINK l _Toc3135318281.1調(diào)制概念 PAGEREF _Toc313531828 h 1HYPERLINK l _Toc3135318291.2調(diào)制的種類 PAGEREF _Toc313531829 h 1HYPERLINK l _Toc3135318301.3正弦波幅度調(diào)制 PAGEREF _Toc313531830 h 2HYPERLINK l _Toc3135318311.4正弦波頻率調(diào)制 PAGEREF _Toc313531831 h 3HYPERLINK l _Toc313531832

6、1.5正弦波相位調(diào)制 PAGEREF _Toc313531832 h 4HYPERLINK l _Toc3135318331.6脈沖調(diào)制 PAGEREF _Toc313531833 h 4HYPERLINK l _Toc313531834第二章、線性調(diào)制 PAGEREF _Toc313531834 h 5HYPERLINK l _Toc3135318352.1、幅度調(diào)制（AM） PAGEREF _Toc313531835 h 5HYPERLINK l _Toc3135318362.2、雙邊帶調(diào)制（DSB） PAGEREF _Toc313531836 h 7HYPERLINK l _Toc313

7、5318372.3、單邊帶調(diào)制（SSB） PAGEREF _Toc313531837 h 8HYPERLINK l _Toc3135318382.4、殘留邊帶調(diào)制（VSB） PAGEREF _Toc313531838 h 8HYPERLINK l _Toc313531839第三章、線性調(diào)制的MATLAB的仿真 PAGEREF _Toc313531839 h 10HYPERLINK l _Toc3135318403.1 AM的程序與仿真 PAGEREF _Toc313531840 h 10HYPERLINK l _Toc3135318413.2 DSB的程序與仿真 PAGEREF _Toc313

8、531841 h 12HYPERLINK l _Toc3135318423.3 SSB的程序與仿真 PAGEREF _Toc313531842 h 15HYPERLINK l _Toc3135318433.4 VSB的程序與仿真 PAGEREF _Toc313531843 h 18HYPERLINK l _Toc313531844第四章、總結(jié) PAGEREF _Toc313531844 h 23HYPERLINK l _Toc313531845參考文獻(xiàn)； PAGEREF _Toc313531845 h 25第一章、調(diào)制1.1調(diào)制概念使消息載體的某些特性隨消息變化的過程。調(diào)制的作用是把消息置入消

9、息載體，便于傳輸或處理。調(diào)制是各種通信系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，也廣泛用于廣播、電視、雷達(dá)、測量儀等電子設(shè)備。在通信系統(tǒng)中為了適應(yīng)不同的信道情況（如數(shù)字信道或模擬信道、單路信道或多路信道等）,常常要在發(fā)信端對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,得到便于信道傳輸?shù)男盘?hào)，然后在收信端完成調(diào)制的逆過程 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E8%A7%A3%E8%B0%83 o 解調(diào) 解調(diào)，還原出原始信號(hào)。用來傳送消息的信號(hào)叫作載波或受調(diào)信號(hào),代表所欲傳送消息的信號(hào)叫作調(diào)制信號(hào)，調(diào)制后的信號(hào)u(t)叫作已調(diào)信號(hào)。用調(diào)制信號(hào)控制載波的某些參數(shù)，使之隨而變化，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)制。 受調(diào)信號(hào)可以是正弦波或脈沖波，所欲傳送的

10、消息可以是話音、圖像或其他物理量，也可以是數(shù)據(jù)、電報(bào)和編碼等信號(hào)。前者是模擬信號(hào)，后者是數(shù)字信號(hào)。 調(diào)制是一種非線性過程。載波被調(diào)制后產(chǎn)生新的頻率分量，通常它們分布在載頻的兩邊，占有一定的頻帶，分別叫做上邊帶和下邊帶。這些新頻率分量與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，是攜帶著消息的有用信號(hào)。調(diào)制的目的是實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，即把欲傳送消息的頻譜，變換到載波附近的頻帶，使消息更便于傳輸或處理。 調(diào)制的主要性能指標(biāo)是頻譜寬度和抗干擾性。這是一對(duì)矛盾。調(diào)制方式不同，這些指標(biāo)也不一樣。一般說，調(diào)制頻譜越寬,抗干擾性能越好；反之,抗干擾性能較差。調(diào)制的另一重要性能指標(biāo)是調(diào)制失真?？偟恼f來，數(shù)字調(diào)制比模擬調(diào)制具有較強(qiáng)的抗調(diào)制失真的能

11、力。1.2調(diào)制的種類調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號(hào)的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號(hào)調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E6%95%B0%E5%AD%97%E8%B0%83%E5%88%B6 o 數(shù)字調(diào)制 數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號(hào)的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制(如對(duì)非相干光調(diào)制)等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅等。脈沖調(diào)制也可以按類似的方法分類。此外還有復(fù)合調(diào)制和多重調(diào)

12、制等。不同的調(diào)制方式有不同的特點(diǎn)和性能。 1.3正弦波幅度調(diào)制正弦載波幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)幅(AM)。數(shù)字幅度調(diào)制也叫作幅度鍵控(ASK)。調(diào)幅的技術(shù)和設(shè)備比較簡單,頻譜較窄，但抗干擾性能差，廣泛應(yīng)用于長中短波廣播、小型無線、電報(bào)等電子設(shè)備中。 早期的無線電報(bào)機(jī)采用火花式放電器產(chǎn)生高頻振蕩。傳號(hào)時(shí)火花式發(fā)報(bào)機(jī)發(fā)射高頻振蕩波，空號(hào)時(shí)發(fā)報(bào)機(jī)沒有輸出。這種電報(bào)信號(hào)的載波不是純正弦波，它含有很多諧波分量，會(huì)對(duì)其他信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。 理想的模擬正弦波調(diào)幅是：載波幅度與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值成線性關(guān)系，但載頻和相位保持不變。單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)幅信號(hào)可用下式表示： (1-1)式中UC是載波幅度；,是調(diào)制信

13、號(hào)的角頻率，其中F是調(diào)制信號(hào)頻率；是一個(gè)和調(diào)制信號(hào)幅度成比例的常數(shù)，叫作調(diào)幅系數(shù)，數(shù)值應(yīng)在01之間。調(diào)幅波的瞬時(shí)幅度變化曲線叫作包絡(luò)線。調(diào)幅系數(shù)ma不能大于1,否則包絡(luò)線和調(diào)制信號(hào)不能保持線性關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生失真。這種情況叫做過調(diào)幅。 式(1-1)的調(diào)幅波不是單一的簡諧波,它包含、和三個(gè)頻率分量。后兩個(gè)頻率分量位于載頻的兩邊，分別叫作上邊頻和下邊頻(圖2c)。這種已調(diào)制信號(hào)有時(shí)叫作標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波。如果調(diào)制信號(hào)占有一個(gè)頻帶,最高頻率為,則標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的頻譜寬度,位于載頻fC兩邊的頻帶分別稱為上邊帶和下邊帶。調(diào)幅波的載頻分量與調(diào)制信號(hào)無關(guān)，但邊帶分量隨調(diào)制信號(hào)變化。這意味著所欲傳送的消息都包含在邊帶之中，只

14、用一個(gè)邊帶信號(hào)就能夠傳送全部消息。把載波去掉的調(diào)幅信號(hào)，叫做抑制載波調(diào)幅；把載波和某一個(gè)邊帶一起抑制掉，只剩下一個(gè)邊帶的調(diào)幅信號(hào)，叫做單邊帶調(diào)幅(SSB)。單邊帶調(diào)幅節(jié)省功率,抗干擾性能較好，而且節(jié)省頻帶，但設(shè)備比較復(fù)雜（見 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E5%8D%95%E8%BE%B9%E5%B8%A6%E8%B0%83%E5%88%B6 o 單邊帶調(diào)制 單邊帶調(diào)制）。1.4正弦波頻率調(diào)制 HYPERLINK :/tupian.hudong /a1_20_13_01000000000000119081306990920_jpg.html?prd=zhengwenye

15、_left_neirong_tupian o 調(diào)制 t _blank 正弦載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)值而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)頻(FM)。數(shù)字頻率調(diào)制也稱移頻鍵控(FSK)。 調(diào)頻是1933年 HYPERLINK javascript:linkredwin(E.H.阿姆斯特朗); o E.H.阿姆斯特朗 t E.H.阿姆斯特朗發(fā)明的。這種調(diào)制具有良好的抗干擾性能，廣泛用于高質(zhì)量廣播、電視伴音、 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E5%A4%9A%E8%B7%AF%E9%80%9A%E4%BF%A1 o 多路通信 多路通信和掃頻儀等電子設(shè)備中。 理想的調(diào)頻是：載波的瞬時(shí)角頻率

16、 與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值成線性關(guān)系，而幅度不變。單頻調(diào)制時(shí),瞬時(shí)角頻率 的表示式是 (1-2)式中，是一個(gè)和調(diào)制信號(hào)幅度成正比的常數(shù),稱為最大角頻率偏移。在實(shí)用中,調(diào)制信號(hào)的最大值通常保持不變,因此最大頻移f也不變。這時(shí)隨調(diào)制信號(hào)頻率F而減小。圖5是墹f為定值時(shí)調(diào)頻波的頻譜。F小時(shí)，相鄰各頻率分量的距離較小,但由于較大,有效的邊頻分量較多；F較大時(shí)，各邊頻的距離增大，但卻減小，有效的頻率分量也較少。因此調(diào)頻波的頻譜寬度大體上保持不變。這是調(diào)頻波的特點(diǎn)。它的頻譜寬度BWf可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算 （1-3）式中=/2,是調(diào)制信號(hào)的頻率。當(dāng)較大時(shí),調(diào)頻波的帶寬約于最 HYPERLINK :/tupia

17、n.hudong /a2_94_13_01000000000000119081307033394_jpg.html?prd=zhengwenye_left_neirong_tupian o 調(diào)制 t _blank 大頻偏f的兩倍。寬帶調(diào)頻具有較強(qiáng)的抗干擾性能。1933年阿姆斯特朗證明:當(dāng)輸入信噪比/較大時(shí),調(diào)頻接收機(jī)的輸出信噪比/與最大頻移墹f的平方成正比；增加調(diào)頻波的帶寬可以改善通信系統(tǒng)的質(zhì)量。不過這種改善是有限度的，因?yàn)閹掃^大時(shí)，調(diào)頻接收機(jī)的部噪聲增加，/減小;當(dāng)/降低到某一閾值時(shí),/反而急劇變壞。圖6是調(diào)頻接收機(jī)輸出信噪比與輸入信噪比/的關(guān)系曲線,在曲線拐點(diǎn)左邊，調(diào)頻的抗干擾性能比調(diào)幅

18、還差。利用預(yù)加重和反饋調(diào)頻接收的方法可以使/得到改善。 1.5正弦波相位調(diào)制 HYPERLINK :/tupian.hudong /a0_48_13_01000000000000119081307067548_jpg.html?prd=zhengwenye_left_neirong_tupian o 調(diào)制 t _blank 正弦載波的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)相(PM)。數(shù)字調(diào)相也稱移相鍵控(PSK)。單頻調(diào)相時(shí)，理想調(diào)相波的表示式是 （1-4） 式中為載波相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的最大相移，稱調(diào)相指數(shù)。它與調(diào)制信號(hào)幅成正比,但與調(diào)制角頻率無關(guān)。這是調(diào)相和調(diào)頻的區(qū)別。調(diào)相波的頻譜與調(diào)頻

19、波相似，但是當(dāng)墹為定值時(shí)，其頻譜寬度隨而變化，大時(shí)頻譜寬，小時(shí)頻譜窄。因此頻帶不能充分利用。數(shù)字調(diào)相具有優(yōu)越的抗干擾性能，而且頻帶窄，是一種比較理想的調(diào)制方式，在各種數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 1.6脈沖調(diào)制受調(diào)波為脈沖序列的調(diào)制。脈沖調(diào)制可分為脈沖調(diào)幅(PAM)、脈沖調(diào)相(PPM)、脈沖調(diào)寬 (PWM)等方式。是一些脈沖調(diào)制信號(hào)的波形。通常把模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換也看做是脈沖調(diào)制,這種調(diào)制有脈碼調(diào)制(PCM)、差值脈碼調(diào)制(DPCM)、增量調(diào)制(墹M)等。脈沖調(diào)幅實(shí)質(zhì)上就是信號(hào)采樣。常用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和各種電子儀器。 HYPERLINK :/tupian.hudong

20、 /a4_05_13_01000000000000119081307097305_jpg.html?prd=zhengwenye_left_neirong_tupian o 調(diào)制 t _blank 脈沖調(diào)制信號(hào)的頻譜較寬,但除了脈沖調(diào)幅之外,都具有較好的抗干擾性能,特別是脈碼調(diào)制的性能最好,是一種理想的調(diào)制方法。數(shù)字、 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E9%81%A5%E6%B5%8B o 遙測 遙測、 HYPERLINK :/ hudong /wiki/%E9%81%A5%E6%8E%A7 o 遙控 遙控以與迅速發(fā)展的綜合通信網(wǎng)，大多采用這種調(diào)制。 第二章、線性調(diào)制調(diào)制

21、就是使基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）控制載波的某個(gè)（或幾個(gè)）參數(shù)，使這一（或幾個(gè)）參數(shù)按照基帶信號(hào)的變化規(guī)律而變化的過程。調(diào)制后所得到的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)或頻帶信號(hào)。調(diào)制的類型根據(jù)調(diào)制信號(hào)的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制；根據(jù)載波的不同可分為以正弦波作為載波的連續(xù)載波調(diào)制和以脈沖串作為載波的脈沖調(diào)制；根據(jù)調(diào)制器頻譜搬移特性的不同可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。線性調(diào)制是指輸出已調(diào)信號(hào)的頻譜和調(diào)制信號(hào)的頻譜之間呈線性搬移關(guān)系。線性調(diào)制的已調(diào)信號(hào)種類有幅度調(diào)制（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）、單邊帶調(diào)幅（SSB）和殘留邊帶調(diào)幅（VSB）等。2.1、幅度調(diào)制（AM）幅度調(diào)制（AM）是指用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的

22、幅度，使其隨調(diào)制信號(hào)呈線性變化的過程。AM信號(hào)的數(shù)學(xué)模型如圖3-1所示。圖2-1 AM信號(hào)的數(shù)學(xué)模型為了分析問題的方便，令=0，2.1.1 AM信號(hào)的時(shí)域和頻域表達(dá)式=+mcos （2-1）=+ （2-2）圖3-2所示為AM的波形和相應(yīng)的頻譜圖。圖2-2 條幅過程的波形與頻譜2.1.2 AM信號(hào)的帶寬（2-3）式中，為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。2.1.3 AM信號(hào)的功率與調(diào)制效率= （2-4）式中，=為不攜帶信息的載波功率；為攜帶信息的邊帶功率。（2-5）AM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是可用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需要本地同步載波信號(hào)，設(shè)備簡單。AM調(diào)制的最大缺點(diǎn)是調(diào)制效率低。2.2、雙邊帶調(diào)制（DSB）如果將在AM信號(hào)

23、中載波抑制，只需在圖3-1中將直流 去掉，即可輸出抑制載波雙邊帶信號(hào)。2.2.1 DSB信號(hào)的時(shí)域和頻域表達(dá)式（2-6）（2-7）其波形和頻譜如圖2-3所示。圖2-3 DSB調(diào)制過程的波形與頻譜2.2.2 DSB信號(hào)的帶寬 （2-8）2.2.3 DSB信號(hào)的功率與調(diào)制效率由于不再包含載波成分，因此，DSB信號(hào)的功率就等于邊帶功率，是調(diào)制信號(hào)功率的一半，即 （2-9）顯然，DSB信號(hào)的調(diào)制效率為100%。2.3、單邊帶調(diào)制（SSB） 產(chǎn)生SSB信號(hào)最基本的方法有濾波法和相移法。2.3.1 SSB信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式（2-10）式中，“”表示上邊帶信號(hào)，“”表示下邊帶信號(hào)；是的希爾伯特變換。 2.3.

24、2 SSB信號(hào)的帶寬、功率和調(diào)制效率（2-11）由于SSB信號(hào)僅包含一個(gè)邊帶，因此其功率為DSB信號(hào)的一半，即 （2-12）顯然，SSB信號(hào)的調(diào)制效率也為100%。2.4、殘留邊帶調(diào)制（VSB）單邊帶傳輸信號(hào)具有節(jié)約一半頻譜和節(jié)省功率的優(yōu)點(diǎn)。但是付出的代價(jià)是設(shè)備制作非常困難。為了解決這個(gè)問題，可以采用殘留邊帶調(diào)制（VSB）。VSB是介于SSB和DSB之間的一個(gè)折中方案。在這種調(diào)制中，一個(gè)邊帶絕大部分順利通過，而另一個(gè)邊帶殘留一小部分，如圖3-4所示。圖2-4 DSB、SSB和VSB信號(hào)的頻譜如何選擇殘留邊帶濾波器的濾波特性使殘留邊帶信號(hào)解調(diào)后不產(chǎn)生失真呢？為了在接收端不失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，要

25、求殘留邊帶濾波器傳輸特性必須滿足下述條件 （2-13）式中，是基帶信號(hào)的最高截止角頻率。 第三章、線性調(diào)制的MATLAB的仿真3.1 AM的程序與仿真% 幅度調(diào)制 AM 信號(hào)輸出和功率譜 程序清單dt=0.001; %時(shí)間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號(hào)時(shí)長N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源A=2;s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);f,Xf=FFT_SHIFT(t,s_am); %調(diào)制信號(hào)頻譜PSD=(abs(Xf).2)/T; %調(diào)制信號(hào)功率譜密度figu

26、re(1)subplot(211);plot(t,s_am);hold on; %畫出AM信號(hào)波形plot(t,A+mt,r-); %表示AM包絡(luò)title(AM調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò));xlabel(t);subplot(212); %畫出功率譜圖形plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD);title(AM信號(hào)功率譜);xlabel(f);% 調(diào)用函數(shù)function f, sf=FFT_SHIFT(t, st)%This function is FFT to calculate a signals Fourier transform%Input: t:

27、 sampling time , st : signal data. Time length must greater thean 2%output: f : sampling frequency , sf: frequen%output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(t);f=-N/2:N/2-1*df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);圖3-1 AM調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò)和頻譜3.2 DSB的程序與仿真%幅度調(diào)制DSB信號(hào)輸出和功率譜 程序清單

28、dt=0.001; %時(shí)間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5; %信號(hào)時(shí)長t=0:dt:T;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_dsb); %調(diào)制信號(hào)頻譜PSD=(abs(sf).2)/T; %調(diào)制信號(hào)功率譜密度figure(1)subplot(211)plot(t,s_dsb);hold on; %畫出DSB信號(hào)波形plot(t,mt,r-); %標(biāo)示mt波形title(DSB調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò));xlabel(t);subplot(212)

29、plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(DSB信號(hào)功率譜);xlabel(f);% 調(diào)用函數(shù)function f, sf=FFT_SHIFT(t, st)%This function is FFT to calculate a signals Fourier transform%Input: t: sampling time , st : signal data. Time length must greater thean 2%output: f : sampling frequency , sf: frequen%output is the

30、 frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(t);f=-N/2:N/2-1*df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);圖3-2 DSB調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò)和頻譜3.3 SSB的程序與仿真%幅度調(diào)制SSB信號(hào)輸出和功率譜 程序清單dt=0.001; %時(shí)間采樣頻譜fmax=1; %信源最高頻譜fc=10; %載波中心頻率T=5;t=0:dt:T;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi

31、*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_ssb); %單邊帶信號(hào)頻譜PSD=(abs(sf).2)/T; %單便帶信號(hào)功率譜figure(1)subplot(211)plot(t,s_ssb);hold on; %畫出SSB信號(hào)波形plot(t,mt,r-); %標(biāo)示mt 的包絡(luò)title(SSB調(diào)制信號(hào));xlabel(t);subplot(212)plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(SSB信號(hào)功率譜);xlabel(f);% 調(diào)用函數(shù)function f, sf=FFT_SHIFT(t, st)%This function

32、is FFT to calculate a signals Fourier transform%Input: t: sampling time , st : signal data. Time length must greater thean 2%output: f : sampling frequency , sf: frequen%output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(t);f=-N/2:N/2-1*df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift

33、(sf);圖3-2 SSB調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò)和頻譜3.4 VSB的程序與仿真%幅度調(diào)制 VSB 信號(hào)輸出和功率譜 程序清單% Signaldt=0.001;fmax=5;fc=20;T=5;N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*(cos(2*pi*fmax*t)+sin(2*pi*0.5*fmax*t);% VSB modulations_vsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);B1=0.2*fmax;B2=1.2*fmax;f,sf=FFT_SHIFT(t,s_vsb);t,s_vsb=vsbmd(f,sf,B1,B2,fc);% Power Spectrum Den

34、sityf,sf=FFT_SHIFT(t,s_vsb);PSD=(abs(sf).2)/T;% Plot VSB and PSDfigure(1)subplot(211)plot(t,s_vsb);hold on;plot(t,mt,r-);title(VSB調(diào)制信號(hào));xlabel(t);subplot(212)plot(f,PSD);axis(-2*fc 2*fc 0 max(PSD);title(VSB信號(hào)功率譜);xlabel(f);% 調(diào)用函數(shù)function t,st=vsbmd(f,sf,B1,B2,fc)% This function is a residual bandpas

35、s filter% Inputs f: sample frequency, sf: frequency spectrum data% B1: residual bandwidth, B2: highest freq of the baseband signal% Outputs t:sample time, st: signal datadf=f(2)-f(1);T=1/df;hf=zeros(1,length(f);bf1=floor(fc-B1)/df):floor(fc+B1)/df);bf2=floor(fc-B1)/df)+1:floor(fc+B2)/df);f1=bf1+floo

36、r(length(f)/2);f2=bf2+floor(length(f)/2);stepf=1/length(f1);hf(f1)=0:stepf:1-stepf;hf(f2)=1;f3=-bf1+floor(length(f)/2);f4=-bf2+floor(length(f)/2);hf(f3)=0:stepf:(1-stepf);hf(f4)=1;yf=hf.*sf;t,st=IFFT_SHIFT(f,yf);st=real(st);% 調(diào)用函數(shù)function t,st=IFFT_SHIFT(f,Sf)df=f(2)-f(1);fmax=(f(end)-f(1)+df);dt=1/

37、fmax;N=length(f);t=0:N-1*dt;Sf=fftshift(Sf);st=fmax*ifft(Sf);st=real(st);圖3-4 VSB調(diào)制信號(hào)與其包絡(luò)和頻譜第四章、總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目，課本相結(jié)合的能力。既讓我們懂得了怎么樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎么樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的新知識(shí)，于是圖書館和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成了我們很好的助手，在查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，總遇到這樣

38、或者那樣的問題，這時(shí)我們要耐心地解決它，為以后的工作設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際操作中不斷熟練。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我覺得最大的收獲就是既了解了噪聲對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，又回顧了MATLAB的相關(guān)知識(shí)。在代碼的編制過程中 ,我分了三步走。第一步，了解調(diào)制的基本原理，使得我在做的過程中有基本的理論基礎(chǔ)；第二步，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，采用的方法是將信號(hào)乘以一個(gè)相干載波；第三步，進(jìn)行MATLAB程序的編譯與程序的仿真，進(jìn)行深層次的研究。雖然有函數(shù)可以直接實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，但我們都沒有用，而是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)。我的基本思路是由低通濾波器的頻域特性，通過傅里葉逆變換，得到低通濾波器的時(shí)域表達(dá)式，進(jìn)而通過頻域和時(shí)域的對(duì)稱性，得到解調(diào)信號(hào)，通過仿真可直觀的看出解調(diào)信號(hào)和原信號(hào)的波形。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我第一次明白了零點(diǎn)的重要性。尤其是在一個(gè)自變量作為分母時(shí)