基于MATLAB的AM調制解調系統(tǒng)仿真報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 基于MATLAB的AM調制解調系統(tǒng)的仿真報告XXXX-XXXX-XXXX-XXXX V1.0天津市智能信號與圖像處理重點實驗室2013年10月29日修訂歷史記錄日期版本文檔負責人修改內(nèi)容2013-10-29V1.0創(chuàng)建文檔編制姓名簽字日期電話審查姓名簽字日期電話審核姓名簽字日期電話批準姓名簽字日期電話文檔評審負責人： 參加評審人員： 目 錄專心-專注-專業(yè)1引言1.1設計目的本報告依照傳統(tǒng)模擬調制的規(guī)范，給出了AM調制解調的具體流程，重點研究了系統(tǒng)中各階段信號時域和頻譜波形以及頻譜的搬移變化，為AM調制解調系統(tǒng)信號波形的進一步深入研究做了基礎。1.2術語定義本文檔使

2、用以下關鍵術語和簡略語。英文縮寫英文全稱中文名稱AMAmplitude Modulation幅度調制AWGNAdditive White Gaussian Noise加性高斯白噪聲1.3參考資料1通信原理（第六版）樊昌信 曹麗娜 編著 國防工業(yè)出版社 2007年1月21.4文檔組織報告第二部分給出了AM調制解調的基本原理；第三部分給出了系統(tǒng)在MATLAB里面的程序調試及仿真；第四部分給出了各仿真模塊輸出時域和頻域波形，并對比發(fā)射信號和接收信號的時域波形；第五部分對報告進行了總結。2 AM調制解調圖1 AM調制解調系統(tǒng)框圖圖1顯示給出了用于AM調制解調的系統(tǒng)框圖。從圖中可知，發(fā)送端信源信號經(jīng)AM

3、調制器的調制后搭載高頻載波發(fā)送出去，發(fā)送信道中經(jīng)歷加性高斯白噪聲的干擾。接收端信號經(jīng)歷AM解調器的解調輸出，最終得到信宿信號。2.1 AM調制圖2 AM調制模型圖2顯示給出了AM調制的原理模型。從圖中可知發(fā)送信號和直流分量疊加后乘以高頻載波后即可形成AM調制信號。具體時域表波形為： (1)對應的頻譜波形為： (2)2.2 AM解調圖3 AM解調模型圖3顯示給出了AM解調的數(shù)學模型。由上圖可知，解調端信道輸出信號乘以跟發(fā)送端同頻同相的高頻載波后，經(jīng)低通濾波器提取低頻分量，即可得到原始的基帶調制信號。具體理論推導如下：送入解調器的AM的表達為 (3)與同頻同相的相干載波相乘后得 (4)經(jīng)歷低通濾波

4、器濾除高頻信號后得 (5)再經(jīng)過隔直流電容后 (6)3 基于MATLAB的AM仿真本仿真利用MATLAB自帶函數(shù)仿真了AM系統(tǒng)各階段信號的時域和頻域波形，并對比發(fā)射信號和解調恢復信號的波形。3.1仿真基本參數(shù)系統(tǒng)仿真前定義采樣間隔ts,載波頻率fc,噪聲系數(shù)sigma,和時間長度t。具體如下：%-ts=1.e-4;t=-0.04:ts:0.04 ;fc=500;sigma=0.3 ;3.2生成調制信號仿真中采用時間長度-0.02 0.02高度為1的三角脈沖波形作為調制信號。%-% 生成調制信號m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02)；%調整

5、信號m_sig由兩個三角脈沖波形左右平移后疊加生成。3.3 AM調制器在MATLAB中使用如下的語句對發(fā)射信號進行調制：%-% 調制過程s_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t)；%AM信號由調制信號m_sig疊加直流分量后乘以載波并混以噪聲形成。cos(2*pi*fc*t)；% 載波信號，fc為載波頻率。randn(size(t);%代表服從正態(tài)分布的噪聲。3.4相干解調器相干解調依靠接收端提供跟發(fā)送端同頻同相的高頻載波乘以接收信號，再經(jīng)低通濾波器提取低頻分量來恢復出原調制信號。具體程序實現(xiàn)如下：%-% 產(chǎn)生本地接收載波s_carr

6、=cos(2*pi*fc*t)；% 同步解調s_dem=s_am.*s_carr；% 定義lfft變量Lfft=length(t)；%取時間區(qū)間的長度并賦值給Lfft。Lfft=2ceil(log2(Lfft)+1)；%將Lfft重新轉化成為更大的偶數(shù)Lfft。ceil；%向正無窮大的方向取整% 繪制解調后信號頻譜S_dem=fftshift(fft(s_dem,Lfft)/(length(t);% 生成低通濾波器h=fir1(60,B_m*ts)；%設計低通濾波器頻域相應，其中濾波器階數(shù)60,截至頻率75Hz。% 低通濾波s_rec=filter(h,1,s_dem)；%理想低通濾波器fil

7、ter濾除s_dem中的高頻分量得恢復信號s_rec。% 繪制恢復信號頻譜S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t)；4 仿真結果曲線4.1發(fā)送信號波形和頻譜圖4發(fā)送信號時域波形圖4顯示給出了用于調制的發(fā)送信號時域波形。圖中橫坐標和縱坐標分別對應表示時間和信號幅值。從圖中可以明顯看出發(fā)送信號為三角波信號。圖5 發(fā)送信號的頻譜圖5顯示給出了三角波發(fā)送信號對應的頻譜。圖中橫坐標表示頻率，縱坐標表示頻譜幅值。從圖中可以看出信號頻譜主要集中在低頻段，而且信號帶寬較窄，大約在150Hz。4.2載波信號波形和頻譜圖6 載波信號時域波形圖6顯示給出了發(fā)送端調制基帶信號

8、所使用的載波波形。圖中橫坐標表示載波持續(xù)時間，橫坐標表示載波幅度。從圖中可知本次調制使用的載波是幅度為1，周期為，頻率為500Hz的余玄波。圖7 載波信號頻譜圖7顯示給出了系統(tǒng)發(fā)射信號所需載波信號頻譜。圖中橫坐標表示頻率，縱坐標表示信號頻譜幅值。從圖中可以明顯看出載波頻譜的中心頻率分別為+500Hz，-500Hz。4.3 AM信號波形和頻譜圖8 AM信號波形(SNR=19.72dB)圖8顯示給出了系統(tǒng)中經(jīng)過AM調制后信號的時域波形。圖中橫坐標和縱坐標分別對應表示時間和信號幅值。從圖中可知，已調制信號的外包絡仍然保持著跟調制信號相同的包絡特性。圖9 AM信號頻譜波形（SNR=19.72dB）圖9

9、顯示給出了經(jīng)歷調制后信號所對應的頻譜。頻譜圖中橫坐標表示頻率，縱坐標表示頻譜幅值。從圖中可知：原發(fā)射信號經(jīng)過調制后，頻譜明顯從原來的低頻部分搬移到載波頻率對應的高頻部分。但由于已調制信號中直流分量的作用，調制后信號頻譜的幅值相比原調制信號頻譜幅值并沒有完全減半。4.4相干解調波形和頻譜圖10 經(jīng)過相干解調后的時域信號波形圖10顯示給出了相干解調中信號乘以跟發(fā)送載波同頻的本地余玄波后的時域波形。圖中橫坐標為時間軸，縱坐標表示信號幅值。從上述圖中可知：AM信號完整的輸入波形轉化為單一極性輸出，同時信號的頻率增加。圖11 相干解調頻譜圖11 顯示給出了信號通過相干解調乘以本地載波后對應頻譜圖。圖中橫坐標表示頻率變化范圍，縱坐標表示頻譜幅值。由上圖對比圖9可知，乘以本地載波后的信號頻譜將AM信號頻譜又重新的搬移，而在高頻段仍然保留頻譜分量。4.5恢復信號波形和頻譜圖12 經(jīng)過低通濾波器后恢復信號時域波形（SNR=19.72dB）圖12顯示給出了經(jīng)過低通濾波器后恢復出的信號的時域波形。圖中橫坐標表示信號長度時間坐標軸，縱坐標表示恢復信號的幅值。從圖中可看出，恢復的信號波形基本上跟發(fā)送端發(fā)送信號波形吻合。但由于受到噪聲的影響，信號的包絡發(fā)生了抖動。圖13 經(jīng)歷低通濾波器恢復信號頻譜圖圖13顯示給出了相干解調信號經(jīng)過低通濾波器后對應的頻譜。上述圖像中橫