云南師范大學(xué)

1、YUNNAN NDRMAL UNIVERSITY本科學(xué)生實驗報告學(xué)號 114090395姓名 李華福學(xué)院 物電學(xué)院 專業(yè)、班級11級電子 實驗課程名稱數(shù)字信號處理（實驗）教師及職稱李宏寧開課學(xué)期2013至2014學(xué)年下學(xué)期 填報時間2014 年 06 月 04 日云南師范大學(xué)教務(wù)處編印實驗序號11實驗名稱信號的幅度調(diào)制和解調(diào)實驗時間2014年06月04日實驗室數(shù)字信號處理實驗室一.實驗預(yù)習1實驗?zāi)康募由钚盘柗日{(diào)制與解調(diào)的基本原理，認識從時域與頻域的分析信號幅度調(diào)制 和和解調(diào)的過程掌握信號幅度調(diào)制和解調(diào)的是想方法，以及信號調(diào)制的應(yīng)用。2 實驗原理、實驗流程或裝置示意圖實驗原理：連續(xù)時間信號的幅

2、度調(diào)制與解調(diào)是通信系統(tǒng)中常用的調(diào)制方式，其利用信號的 傅里葉變換的頻移特性實現(xiàn)信號的調(diào)制。2.1抑制載波的幅度調(diào)制與解調(diào)對消息信號x(t)進行抑制載波的正弦幅度調(diào)制的數(shù)學(xué)模型為：y(t)二x(t)cos t)(3.1.1)c式中：COS t)為載波信號；c為載波角頻率。c若信號X(t)的頻譜為X j )，根據(jù)信號傅里葉變換的頻移特性，已調(diào)信號的 y(t)的頻譜為Y j)為：1 Y(j)二X(j(+)+ X(j(一)(3.1.2)2cc設(shè)調(diào)制信號x(t)的頻譜如圖3.1.1 (a)所示，則已調(diào)信號y(t)的頻譜如圖 3.1.1(b)所示?？梢?，正弦幅度調(diào)制就是將消息信號x(t) “搬家”到一個更

3、合適傳 輸?shù)念l帶上去。這種方法中已調(diào)信號的頻帶寬度是調(diào)制信號頻帶寬度的兩倍，占用 頻帶較寬。在接收機端，通過同步解調(diào)的技術(shù)可以將消息信號x(t)恢復(fù)，這可經(jīng)由1x (t) = y(t)cos( t) = x(t)1+ cos(2 t) TOC o 1-5 h z 0c2c11x(t) + x(t)cos(2w t)(3.1.3) HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 22cx(t)的頻譜如圖3.1.2所示。將x (t)通過低通濾波器可濾除2w為中心的頻率0c分量，便可以恢復(fù)x(t)。以上解調(diào)方式稱為同步解調(diào)，其要求接收端與發(fā)送端的載波信號必須具有相同

4、 的載波頻率和初始相角，這在實際應(yīng)用中存在一定的難度。另一種解調(diào)方式可以可 以不受此條件約束，稱為非同步解調(diào)方法。例3.1.1若載波信號的頻率為100Hz，對頻率為10Hz的正弦波信號進行抑制 載波的雙邊帶幅度調(diào)制。【解】程序為：clc,clear;Fm=10;Fc=100;Fs = 500;%抽樣頻率為500HZ k=0:19 9; %待分析長度 t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=x.*cos(2*pi*Fc*t);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(

5、Y);信號的雙邊帶幅度調(diào)制結(jié)果如圖3.1.3所示。1p-:1 I L0.5-1II11 iI 1 11 h i1 iI J 1 ,jIMn A il i1:-IJ1ilJ Ji 111 J ilIIIil i i i i, .nil.i?； I!1!ft ；fl1.1in；k fl r0-:11：1r,!：1 J11 ;l111 : 1-0.5-11 .|1 I 1：h111:l |; :iiii; ；1JI也111irJi!u11ii1rrrr 1rrr-1020406080100120140160180200圖3.1.3已調(diào)信號的時域波形與幅頻特性2.2含有載波的幅度調(diào)制和解調(diào)為實現(xiàn)信號的

6、非同步解調(diào)，在信號幅度調(diào)制過程中，一個正的常數(shù)A需要疊加到信號x(t)使得x(t)+A0,若調(diào)制信號x(t)滿足lx(t)lv=k,則當AK時，就可以保證x(t)+A0，般稱m=K/A為調(diào)制系數(shù)。 已調(diào)信號y(t)的時域表達式為：y(t)二x(t) + Acos t)(3.1.4)c已調(diào)信號y(t)的頻譜為：1Y( jw)卞X (j(o + o ) + X (j()2cc+A兀8(o + o ) + 8(oo )(3.1.5)cc設(shè)調(diào)制信號x(t)的頻譜如圖3.1.4(a)所示，貝U已調(diào)信號y(t)的頻譜如圖3.1.4 (b) 所示。由于已調(diào)信號包含正弦波載波分量，因此一個包絡(luò)檢波器就能實現(xiàn)對

7、已調(diào)信號 y(t)解調(diào)，非同步解調(diào)的時域分析如圖3.1.5所示。在信號非同步解調(diào)中，由于已調(diào) 信號包含正弦波載波分量，因此發(fā)送端的發(fā)射功率中包含了正弦載波信號的功率， 從而降低了發(fā)送功率。根據(jù)傅里葉的對稱特性，對于實調(diào)制信號x(t)，其頻譜都對稱地存在于正、負 頻率上。信號經(jīng)過幅度調(diào)制后，已調(diào)信號的有效頻寬為調(diào)制信號有效頻寬的2倍。 因此，以上兩種幅度調(diào)制方式都稱為雙邊帶(DBS)幅度調(diào)制。MATLAB提供了函數(shù)modulate和demod以實現(xiàn)信號的解調(diào)與調(diào)制，簡化了通 訊仿真和信號的調(diào)制與解調(diào)的分析過程。信號調(diào)制函數(shù)modulate使用格式為y=modulate(x,Fc,Fs,metho

8、d,opt)其中：x為調(diào)制信號；Fc為載波信號頻率； Fs為信號的抽樣頻率； Method為所需的調(diào)制方式； Opt為選擇項，只有某些調(diào)制方法才應(yīng)用此項； y為已調(diào)信號。調(diào)制方式method主要有以下幾種：(1) am抑制載波雙邊帶幅度調(diào)制。不使用opt。amdsb-tc含有載波的雙邊帶幅度調(diào)制。Opt是一個標量，其默認值為opt=min(min(x).amssb單邊帶幅度調(diào)制，不使用opt。fm頻率調(diào)制，opt是頻率調(diào)制常數(shù)kp,默認值為kp=(Fc/Fs)*2*pi/max/(max(abs(x).pm相位調(diào)制。opt是相位調(diào)制常數(shù)kp,默認值為kp=pi/max(max(abs(x)。p

9、wm脈寬調(diào)制。若opt=centered,貝【提脈沖居中載波信號周期，而不是默認的居左。ptm脈沖時間調(diào)制。Opt是一個標量，其定義脈沖寬度占載波信號周期的比例，默認值為0.1。qam正交幅度調(diào)制。Opt是一個信號x相同大小的矩陣。對于例3.1.1的雙邊帶幅度調(diào)制，程序為：clc,clear;Fm=10;Fc=100;Fs = 500;%抽樣頻率為500HZk=0:199; %待分析長度t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=modulate(x,Fc,Fs, am);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot

10、(-128:127,fftshift(abs(Y);解調(diào)函數(shù)dmond的使用格式為：x=demod(Y， Fc， FS， method， opt)函數(shù)中定義的各參數(shù)與modulate函數(shù)中定義的各參數(shù)完全一致。當然，也可以根據(jù)信號調(diào)制與解調(diào)的原理，直接使用M ATLAB的數(shù)學(xué)計算函數(shù) 實現(xiàn)信號的調(diào)制與解調(diào)，即抑制載波雙邊帶幅度調(diào)制的MATLAB計算表達式為：Y=x.*cos(2*pi*Fc*t)含有載波雙邊帶幅度調(diào)制的M ATLAB計算表達式：Y=(x-opt).*cos(2*pi*Fc*t)單邊帶幅度調(diào)制的M ATLAB計算表達式為：Y=x.*cos(2*pi*Fc*t)+Im(Hilber

11、t(x).*sin(2*pi*Fc*t) 頻率調(diào)制的MATLAB計算表達式為：Y=cos(2*pi*Fc*t+opy*CUMSUM(x)正交幅度調(diào)制的MATLAB計算表達式： y=x.*cos(2*pi*Fc*t)+opt.*sin(2*pi*Fc*t)3實驗設(shè)備及材料MATLAB軟件、計算機、4 實驗方法步驟及注意事項實驗方法步驟：打開MATLAB軟件根據(jù)題目要求編寫程序運行程序分析實驗結(jié)果關(guān)閉計算機注意事項：對于實驗儀器要輕拿輕放，遵守實驗的規(guī)則。程序運行前要檢查程序是否正確。在使用matlab編程時，應(yīng)該養(yǎng)成良好的編寫習慣，新建一個flies編寫。一些快捷鍵的使用，能提高編程效率。Hel

12、p能查詢到不懂使用的函數(shù)使用方法。1實驗現(xiàn)象與結(jié)果(1)實現(xiàn)預(yù)制載波的幅度調(diào)制。已調(diào)信號y(t) = x(t)cos t)，式中：x(t)為調(diào)制c信號；cos t)為載波信號。此處可以取x(t)二cos兀t)，二80k rad/s,二10Kcmcmrad/s。分析調(diào)制信號x(t)的頻譜，繪出其時域波形和頻譜。分析已調(diào)信號y(t)的頻譜，繪出其時域波形和頻譜。設(shè)計低通濾波器并應(yīng)用filter函數(shù)，實現(xiàn)信號同步解調(diào)。分析解調(diào)信號的時域波形和頻譜?！窘狻?) x(t)二 cos( 兀 t)m程序如下：Wm=10*pi;Wc=80*pi; Fs = 400; %抽樣頻率為400HZ k=0:199;

13、%待分析長度t=k/Fs;x=cos(pi*Wm*t);Y=fft( x, 256);subplot(2,1,1);plot(x);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift( abs(Y);程序運行結(jié)果如下：2) y(t) = x(t)cos t)c程序如下所示：clc,clear;Wm=10*pi;Wc=80*pi;Fs = 400;%抽樣頻率為4 0 OHZ k=0:199; %待分析長度t=k/Fs; x=cos(pi*Wm*t); y=x.*cos(Wc*t);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,

14、1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);程序運行結(jié)果如下：0.50!T11 J- IHrA;!1-0.5-10匚rlllFI.! IHu0.50!T11 J- IHrA;!1-0.5-10匚rlllFI.! IHunV.MHy20406080100120140160180200(2)實現(xiàn)含有載波的幅度調(diào)制。已調(diào)信號y(t)二A + mx(t)cos t)，選取A=l, m=0.5,c觀察調(diào)制的結(jié)果，與預(yù)制載波的幅度調(diào)制有何不同？【解】clc,clear,close all;Fm=10;Fc=100;Fs=500;k=0:199;t=k/Fs;x=sin(2.0*p

15、i*Fm*t);y=(1+0.5*x).*cos(2*pi*Fc*t);Y=ft( y, 256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);210-1-2020406080100120140160180200InI!ItIn(hhh.uu HMIII”、JrHHs210-1-2020406080100120140160180200InI!ItIn(hhh.uu HMIII”、JrHHs,hu10080604020-50-100-50050100150clc,clear,close all;Fm=10

16、;Fc=100;clc,clear,close all;Fm=10;Fc=100;Fs=500;k=0:199;t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=x.*cos(2*pi*Fc*t);Y=ft( y, 256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);0.5-0.5-1050X! I , I I卩I I I . ll Q iij n 、/ !l ii 1! * : .ii ii ； ii I lHf.1 lAl卩1I .lil!i，0.5-0.5-1050X! I , I I卩I I I . ll Q iij n 、/ !l ii 1! * : .ii ii ； ii I lHf.1 lAl卩1I .lil!i，,JLin ,1 ;；,IBMIP X200-50L1LLL