劉琴-13222013-周一16點20分-幅度調制實驗報告

1、 通信原理實驗 基于LabVIEW的幅度調制姓名： 劉琴 學號： 13222013 組員： 仝欣 指導教師： 李丞 日期： 2015.12.15 上課時間：星期 一 第 五 大節(jié)一、實驗目標在LabVIEW上完成幅度調制(Amplify Modulation, AM)的演示程序。通過實驗，更好的理解AM調制原理，初步了解圖形化的編程方法，學習LabVIEW的操作以及基本模塊的使用和調試方法，為后續(xù)實驗奠定基礎。二、實驗儀器軟件環(huán)境：LabVIEW 2012（或以上版本）；硬件環(huán)境：無；三、基本原理及分析幅度調制（Amplitude Modulation，AM）是一種模擬線性調制方法。頻域上，已

2、調信號頻譜是基帶調制信號頻譜的線性位移；在時域上，已調波包絡與調制信號波形呈線性關系。AM調制的載波信號通常是高頻正弦波，作為載體來傳遞信源信號中的信息。調制結果是一個雙邊帶信號，中心是載波頻率，帶寬是原始信號的兩倍。調制信號的數(shù)學表達式為： （1.1）式中，是調制信號，其直流分量為，交流分量為；是載波信號，其為角頻率為、初始相位為的余弦信號。從式1.1我們能夠得出幅度調制的已調信號就是是和的乘積。為了實現(xiàn)能夠對載波信號的幅度實現(xiàn)線性調制，應該包含直流分量來保證，也就是 （1.2）這樣的話才能夠保證的包絡完全在時間軸上方，如圖1所示。圖1 調幅信號時域表示根據(jù)式（1.2），為避免產(chǎn)生“過調幅”

3、現(xiàn)象而導致包絡檢波的結果嚴重失真，茲定義一個重要參數(shù)：（1.3）式中，稱為調幅指數(shù)，或調幅深度；代表信源信號的最大幅值。一般不超過0.8。下面對AM調制在頻域上進行分析。對于式1.1，我們能夠直接通過傅里葉變換得到其頻域表達式，如1981式1.4所示。 (1.4)頻譜如圖2所示：AM調制邊帶載頻信號圖2 調幅信號頻譜由于軟件無線電的核心思想是對天線感應的射頻模擬信號盡可能地直接數(shù)字化，將其變?yōu)檫m合于數(shù)字信號處理器（DSP）或計算機處理的數(shù)據(jù)流，然后由軟件（算法）來完成各種各樣的功能，使其具有更好的可擴展性和應用環(huán)境適應性，故而對信源信號的各種調制與解調過程都是在數(shù)字域實現(xiàn)的。四、實驗任務實現(xiàn)本

4、次實驗中需要完成程序AM Mod&dem(student)。完成實驗后，提交上述程序和實驗報告。檢查已經(jīng)提供的前面板和程序框圖，如圖3、4所示。在程序面板進行編程，以完成一個單音信號的幅度調制和解調。在完成這個程序后，改變載波以及調制信號的幅度和頻率，能夠觀察到已調信號在時域和頻域上的變化，并且在解調信號時域波形圖中能看到解調后的波形，檢測到的頻率和幅度應該和設置的相同。圖3 幅度調制實驗前面板圖4 幅度調制實驗程序框圖完成AM Mod&dem(student)面板進行編程，以完成一個單音信號的幅度調制和解調。在完成這個程序后，改變載波以及調制信號的幅度和頻率，能夠觀察到已調信

5、號在時域和頻域上的變化，并且在解調信號時域波形圖中能看到解調后的波形，檢測到的頻率和幅度應該和設置的相同。以下是完成該實驗的步驟：（1）將“載波頻率”控件連接到“正弦波性”控件頻率輸入端，再在面板上添加一個“Multiply.vi”控件，將第一個“正弦波形”控件的輸出和“載波頻率”控件相乘，輸出連接到“Carrier Signal”圖形顯示控件用來顯示載波信號。（2）再添加一個“正弦波形”控件，采樣信息設置為與第一個控件相同，并將“調制頻率”和“調制幅度”控件分別連接到頻率和幅值輸入端。（3）添加兩個“轉換到動態(tài)數(shù)據(jù)”控件，分別將兩個“正弦波形”控件的輸出波形轉換為動態(tài)數(shù)據(jù)。（4）添加一個“A

6、dd.vi”控件和一個“Multiply.vi”控件，將第二個“正弦波形”控件轉換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出與“載波幅度”相加后再與第一個“正弦波形”控件轉換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出相乘。相乘后的輸出連接到“AM Modulated Signal (Time Domain)”圖形顯示控件，用來顯示調制后的AM信號的時域波形。（5）添加一個“ FFT Power Spectrum and PSD.vi”控件，將4）中相乘后的輸出連接到“時間信號”輸入端，并將“顯示為dB”輸入端設置為True。最后將控件的輸出連接到“AM Modulated Signal (Frequency Domain)” 圖形顯示控件，

7、用來顯示調制后的AM信號的頻域波形。（6）再添加一個“正弦波形”控件，設置其頻率為載波頻率，幅度為1。添加一個“Multiply.vi”控件，將調制后的信號與正弦波相乘，轉換為動態(tài)數(shù)據(jù)后，經(jīng)濾波器接到解調信號，輸出解調波形。完成后的程序框圖如圖5所示：圖5 完成后的程序框圖五、實驗結論與分析單擊運行按鈕運行程序，改變載波、調制信號的幅值和頻率值，查看這些參數(shù)對幅度調制的影響。因為添加的直流信號即為載波幅度，所以調節(jié)載波幅度與調制波幅度發(fā)現(xiàn)，當載波幅度大于調制波幅度時，調制正常；當載波幅度小于調制波幅度時，會出現(xiàn)過調幅的情況；同時發(fā)現(xiàn)當正常調制時，調節(jié)調制波的幅度和頻率，解調波的幅度和頻率響應發(fā)

8、生改變。圖6為程序運行時的前面板截圖。圖6 AM調制程序前面板六、 遇到的問題及解決方法1.首先對“每秒采樣率”和“采樣數(shù)”沒有理解到位，不知道應該連接到哪個控件，通過與同學交流和尋求軟件的實時幫助，將“每秒采樣率”和“采樣數(shù)”添加到“正弦波性”控件上，完成了載波和調制波的形成。2.對“轉換為動態(tài)數(shù)據(jù)”這一控件不太理解，以為可以直接輸出波形，但是不可以，后來通過打開軟件的實時幫助，一步一步尋找問題，添加了該控件，完成了波形的輸出。七、 實驗擴展解答1、幅度調制中為什么要抑制載波？對于AM信號來說抑制載波的雙邊帶信號可以增加多少功效？答：在AM信號中，載波功率對于接收端來說是無用的功率，不包含任

9、何用信息，但仍占據(jù)大部分功率，如果抑制載波分量的發(fā)送，就能夠提高功率效率，這就抑制載波雙邊帶調制DSB。沒有抑制載波，AM滿條幅時最大的功率利用率為1/3，而使用抑制載波的DSB調制后，調制效率可達100%。2、簡述DSB、SSB、VSB的概念和實現(xiàn)方式。分析并比較DSB和SSB的抗噪聲性能。答： (1)DSB:多數(shù)的線性調制的應用都需要抑制載波，此時，線性調制稱為抑制載波雙邊帶（SC-DSB），或稱雙邊帶（DSB）。DSB的調制過程與常規(guī)調幅的唯一差別就是無需抬高電平A0，調制信號直接與載波c(t)相乘即可。(2)SSB:由于雙邊帶信號中的任何一個邊帶都包含有調制信號的全部信息，就信息傳輸?shù)?/p>

10、目的而言，只要傳送其中一個邊帶足矣，因此就有了單邊帶調幅（SSB）。產(chǎn)生單邊帶信號最直觀的方法是讓雙邊帶信號通過一個單邊帶濾波器，保留所需邊帶，濾除不需要的邊帶，這種生成SSB信號的方法稱為濾波法。此外，生成SSB信號的方法還有移相法等。(3)VSB:單邊帶雖然節(jié)省傳輸帶寬，但無論是濾波法還是移相法，實現(xiàn)起來都較為困難，因此，實際應用中常采用殘留邊帶調幅（VSB）。其實現(xiàn)方式是，立足實際濾波器中的過度帶，在保留一個邊帶的絕大部分的同時，殘留另一邊帶的一小部分，使已調信號的帶寬大于單邊帶而小于雙邊帶，以犧牲一部分頻率資源為代價，避免調制實現(xiàn)上的困難。比較：DSB與SSB的抗噪聲性能是一致的。因為

11、在相同的輸入信號功率和噪聲條件下，兩者的輸出信噪比一致。3、根據(jù)已學知識簡述幅度調制有哪些解調方式，它們的基本原理是什么，各有什么優(yōu)缺點？答：(1) 相干解調相干解調也叫同步檢波，解調與調制的實質一樣，均是頻譜轉移。調制是把基帶信號的頻譜搬到了載頻位置，解調則是把在載頻位置的已調信號的譜搬回到原始基帶位置，同樣可以用相乘器與載波相乘來實現(xiàn)。相干解調時，為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調載波嚴格同步的本地載波，它與接收的已調信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調制信號。(2) 包絡檢波包絡檢波器通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成，它屬于非相干解調，

12、因此不需要相干載波。包絡檢波器是直接從已調波的幅度中提取原調制信號，結構簡單，且解調輸出是相干解調輸出的2倍，因此，AM信號幾乎無例外地采用包絡檢波。4、什么是門限效應？AM信號采用包絡檢波時為什么會產(chǎn)生門限效應？為什么相干解調不存在門限效應。答：門限效應是指當輸入信噪比低于一定數(shù)值時，解調器的輸出信噪比急劇惡化，稱為門限效應。 由于包絡檢波屬于非相干檢波，解調器端不存在與調制信號相關的信號來提取調制信號，從而使信號淹沒在噪聲中，難以識別。對于相干解調，信號和噪聲可以分別進行解調，輸出端總是單獨存在有用信號項。因此相干解調不存在門限效應。八、 心得第一次接觸LabView，其圖形化的編程界面給我留下了深刻印象，所以我更喜歡稱這個過程為畫圖而非編程。這個軟件上手其實并不復雜，然而由于控件多而雜，各個控件的作用掌握起來有些困難，且有些控件在學習過程中是沒有利用