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文檔簡介

1、題目利用MATLAB;現(xiàn)信號(hào)的A網(wǎng)制與解調(diào)專業(yè)、班級(jí)電子信息工程技術(shù)學(xué)號(hào)姓名基本要求、主要參考資料等:基本要求:1、掌握利用MATLA由現(xiàn)彳S號(hào)AMM制與解調(diào)的方法。2、學(xué)習(xí)MATLA升信號(hào)表示的基本方法及繪圖函數(shù)的調(diào)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)的可視化表示。3、加深理解調(diào)制信號(hào)的變化;驗(yàn)證信號(hào)調(diào)制的基本概念、基本理論,掌握信號(hào)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,2006.112、陳懷琛.數(shù)字信號(hào)處理教程-MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)M.北京:電子工業(yè)出版社,2004.現(xiàn)在的社會(huì)越來越發(fā)達(dá),科學(xué)技術(shù)不斷的在更新,在信號(hào)和模擬電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào),而信

2、號(hào)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(shí)現(xiàn)很多功能,制造出很多有用又實(shí)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(jī)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(jì)主要研究內(nèi)容是Sa2100t,tt0利用MATLA映現(xiàn)對(duì)mt0,其他進(jìn)行AMM制,載波信號(hào)頻率為1000H乙調(diào)制深度為0.5。t0=0.2.在MATLA呻顯示調(diào)制信號(hào)的波形和頻譜,已調(diào)信號(hào)的波形和頻譜,比較信號(hào)調(diào)制前后的變化。并對(duì)已調(diào)信號(hào)解調(diào),比較了解調(diào)后的信號(hào)與原信號(hào)的區(qū)別。信號(hào)幅度調(diào)制與解調(diào)及MATLA呻信號(hào)表示的基本方法及繪圖函數(shù)的調(diào)用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)連續(xù)時(shí)

3、間信號(hào)的可視化表示。關(guān)鍵詞:AM調(diào)制、解調(diào)、MATLAB1.matlab簡介MATLABl!矩陣實(shí)驗(yàn)室(MatrixLaboratory)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(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境,主要包括MATLA前Simulink兩大部分。1.1matlab基本功能MATLAB1由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中,為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有

4、效數(shù)值計(jì)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(jì)語言(如C、Fortran)的編輯模式,代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB®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(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)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(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB勺基本數(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MATLA來解算問題要比用C,F

5、ORTRAN語言完成相同的事情簡捷得多,并且MATLA曲吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C,FORTRANC+,JAVA的支持??梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLABS數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用,此外許多的MATLABS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。1.2matlab應(yīng)用MATLAET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(hào)計(jì)算;(3)工程與科學(xué)繪圖;(4)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真;(5)數(shù)字圖像處理技術(shù);(6)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù);(7)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真;(8)財(cái)務(wù)與金融

6、工程。MATLAB勺應(yīng)用范圍非常廣,包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱(單獨(dú)提供的專用MATLAB函數(shù)集)擴(kuò)展MATLA科境,以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域的問題。2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)是原始信息變換而來的低頻信號(hào)。調(diào)制本身是一個(gè)電信號(hào)變換的過程。調(diào)制信號(hào)去改變載波信號(hào)的某些特征值(如振幅、頻率、相位等),導(dǎo)致載波信號(hào)的這個(gè)特征值發(fā)生有規(guī)律的變化,這個(gè)規(guī)律是調(diào)制信號(hào)本身的規(guī)律所決定的。2.1.1 matlab實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的波形Sa2100t,tt0mt本設(shè)計(jì)的調(diào)制信號(hào)為0,其他,通過matlab仿真顯示出其波形

7、圖如圖2-1所示圖2-1調(diào)制信號(hào)2.1.2 matlab實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的頻譜連續(xù)傅里葉變換是一個(gè)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(gè)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(hào)f(t)的傅里葉變換被認(rèn)為是處在頻域中的信號(hào)。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(jì)算時(shí)間,實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理,減少離散傅里葉變換(DFT的計(jì)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(jì)算量的算法設(shè)計(jì)思想和DFT各種快速算,為計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)節(jié)省了時(shí)間。對(duì)已知信號(hào)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

8、-2圖2-2已知信號(hào)的頻譜2.1.3 matlab實(shí)現(xiàn)載波的仿真載波是被調(diào)制以傳輸信號(hào)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(hào)的帶寬,否則會(huì)發(fā)生混疊,使傳輸信號(hào)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(hào)加載到載波的信號(hào)上,接收方按照載波的頻率來接收數(shù)據(jù)信號(hào),有意義的信號(hào)波的波幅與無意義的信號(hào)的波幅是不同的,將這些信號(hào)提取出來就是我們需要的數(shù)據(jù)信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)的載波頻率為1000hz,起波形圖如圖2-3所示圖2-3載波波形2.2信號(hào)的幅度調(diào)制調(diào)制,就是把信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N。廣義

9、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,就是用調(diào)制信號(hào)區(qū)控制載波參數(shù)的過程,即使載波的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的虧率而變化。調(diào)制信號(hào)時(shí)指來自信源的消息信號(hào)。未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)稱為載波,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。1 .信號(hào)的幅度調(diào)制原理幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度,使其按調(diào)制信號(hào)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(hào)cAcos(wct0),其中A0為外加信號(hào)。鉆A°COSWet圖2-4(2.1 )Sm(t)Aom(t)coswctSam()Ao(c)(c)(1/2)M(c)M(c)(2.2)由頻譜可以

10、看出,AM信號(hào)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(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同,下邊帶是上邊帶的鏡像。因此AM信號(hào)時(shí)帶有載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào),它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬fH的2倍。2 .雙邊帶幅度調(diào)制在AMS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(hào)(DSB-S。,簡稱雙邊帶信號(hào)DSB(如圖2-5)。其時(shí)域表達(dá)式為:(2.3)SDSB(t)m(t)coswct圖2-5DSB信號(hào)的調(diào)制C,、1一(2.4)相應(yīng)的少了Sam(w)M(Wwc)M(WWc)其頻域相應(yīng)為:2與先前幅度調(diào)節(jié)相比,只是少了直流分量A0(wwc)(ww明也就是在M(wqW

11、c處少了沖擊響應(yīng),與am信號(hào)比較,因?yàn)椴淮嬖谳d波分量,DSB©號(hào)的調(diào)制效率為100%DSBB號(hào)解調(diào)時(shí)需要采用相干解調(diào),也稱同步檢波。2.2.3 matlab實(shí)現(xiàn)雙邊帶幅度調(diào)制Sa2100t,tt0mt本節(jié)主要通過matlab軟件把調(diào)制信號(hào)0,其他調(diào)制到載波信號(hào)fs(t)cos(2000t)上,使載波的幅度按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律進(jìn)行變化。其波形如圖2-6所示05圖2-6已調(diào)信號(hào)2.2.4 matlab實(shí)現(xiàn)已調(diào)信號(hào)的頻譜圖與調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻譜圖的原理一樣,用matlab對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換,可以得到已調(diào)信號(hào)的頻譜圖,如圖2-7所示2.2.5 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(hào)

12、去控制高頻載波的幅度,使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。調(diào)制后的信號(hào)是把調(diào)制信號(hào)加載到載波上,使載波上呈現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)線。對(duì)于已調(diào)信號(hào)的頻譜,實(shí)質(zhì)就是把調(diào)制信號(hào)由低頻段搬遷到高頻段進(jìn)行通信。其波形比較如圖2-8所示信號(hào)頻譜已知信號(hào)已調(diào)信號(hào)已知已調(diào)信號(hào)頻譜圖2-8調(diào)制前后時(shí)域和頻域的波形2.3已調(diào)信號(hào)的解調(diào)2.3.1 AM信號(hào)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(hào)頻譜再搬回來,并且不失真的恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。對(duì)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(hào)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(hào)。1

13、.AM信號(hào)的相干解調(diào)所謂相干解調(diào)是為了從接受的已調(diào)信號(hào)中,不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號(hào),要求本地載波和接收信號(hào)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(hào)的相干解調(diào)原理框圖將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波,得-一21一一1一Sam(t)gcosctAm(t)cosctAm(t)Am(t)cos2/(3.1)22Sam (t)gcos t“,、21 “,、1 “A0 m(t) cos t - A0 m(t) - A(3.2)由(3.1)、(3.2)式可知,只要用一個(gè)低通濾波器,就可以將第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分離,無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)1Mo(T)A。M(T)(3.3)2相干解

14、調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)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足,則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。2.AM信號(hào)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(hào)時(shí)不需要本地載波,而是利用已調(diào)信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)來恢復(fù)原基帶信號(hào)。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(jī)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。具利用的單向?qū)щ娞匦?,將調(diào)幅高頻信號(hào)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(hào)。圖3-2AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理當(dāng)RC滿足條件1wcRC1/wh時(shí),包絡(luò)檢波器的輸出基

15、本與輸入信號(hào)的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系,即m0(t)Am(t)(3.4)其中,Aom(t)max。隔去直流后就得到原信號(hào)m(t)2.3.2matlab實(shí)現(xiàn)已調(diào)信號(hào)的解調(diào)解調(diào)過程是運(yùn)用相干解調(diào),對(duì)已調(diào)信號(hào)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(hào)。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(hào)本設(shè)計(jì)是采用雙邊帶調(diào)幅來實(shí)現(xiàn)的信號(hào)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(hào)的頻譜搬回到原來的位置,從而恢復(fù)出原始信號(hào)?;謴?fù)信號(hào)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(hào)解調(diào)并濾波后的信號(hào)圖3-4已知信號(hào)與解調(diào)

16、信號(hào)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(shí)間里,老師盡其所能的將自己所知道的知識(shí)傳授給大家,讓大家真正的有所學(xué)、有所悟。作為一個(gè)本科生的結(jié)業(yè)設(shè)計(jì),由于經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(shí)間的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì),使我更加清楚的明白的信號(hào)調(diào)幅的調(diào)制與解調(diào)的具體過程及方法,使我對(duì)整個(gè)過程有了更加深刻的了解,同

17、時(shí)也進(jìn)一步了解了MATLAB勺基礎(chǔ)應(yīng)用知識(shí),使我的知識(shí)有了更加深刻的理解。在課程設(shè)計(jì)的過程中我遇到了很多問題,使我明白了自己的知識(shí)到底有多欠缺。通過查資料及和同學(xué)們共同討論分析最終解決了問題,這也使我明白了團(tuán)隊(duì)的重要性,我們大家都是一個(gè)團(tuán)隊(duì),我們個(gè)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(tuán)隊(duì)的力量,我們才可能更效率的解決問題,迎接各種考驗(yàn),只有那些靠團(tuán)隊(duì)的集團(tuán)才才能解決各種困難,才可能真正取得成功。同時(shí),我們?cè)诿鎸?duì)各種問題的時(shí)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(shí),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(huì)到會(huì)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(shí)現(xiàn)!我會(huì)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(shí)解決更多的問題!參考文獻(xiàn)1劉衛(wèi)國.MATLA程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用(第二版)M.北京:高等教育出版社,20

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