電子Z1112 盛超

1、蘇州科技學(xué)院二一四 二一五學(xué)年第一學(xué)期電子與信息工程系 電子綜合技術(shù)訓(xùn)練報(bào)告書課程名稱： 多路語音信號(hào)系統(tǒng)調(diào)制 班 級(jí)： _ 電子Z1112班_ 學(xué) 號(hào)： 11200134212_ 姓 名： 盛超_ 指導(dǎo)教師： 潘欣裕_ 二一五年一月一 課題內(nèi)容1.設(shè)計(jì)兩路語音信號(hào)，通過AM,FM實(shí)現(xiàn)的Matlab程序，輸出調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)以及已調(diào)信號(hào)波形以及頻譜圖，并改變參數(shù)觀察信號(hào)變化情況，并將兩路信號(hào)進(jìn)行疊加，形成混合語音信號(hào)；并通過帶通濾波器分離出兩路語音調(diào)制信號(hào)，最后通過乘上載波，通過低通濾波器，并最終恢復(fù)出兩路語音信號(hào)。2.設(shè)計(jì)AM,FM信號(hào)解調(diào)實(shí)現(xiàn)的Matlab程序，輸出并觀察解調(diào)兩路語音信號(hào)

2、波形，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。二 設(shè)計(jì)目的1.掌握AM,FM調(diào)制和解調(diào)原理。2.學(xué)會(huì)Matlab仿真軟件在振幅調(diào)制和解調(diào)中的應(yīng)用。3.掌握參數(shù)設(shè)置方法和性能分析方法。4.通過實(shí)驗(yàn)中波形的變換，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。三 設(shè)計(jì)要求利用Matlab軟件進(jìn)行AM,FM調(diào)制和解調(diào)程序設(shè)計(jì)，輸出顯示調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)以及已調(diào)信號(hào)波形，并輸出顯示三種信號(hào)頻譜圖。對(duì)產(chǎn)生波形進(jìn)行分析，并通過參數(shù)的改變，觀察波形變化，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。四 開發(fā)工具 計(jì)算機(jī)、Matlab軟件、相關(guān)資料五 AM信號(hào)的調(diào)制原理AM信號(hào)數(shù)字模型以及特點(diǎn) AM是指調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使其隨調(diào)制信號(hào)呈線性變化的過程。AM信號(hào)的調(diào)制原理模型如下6：

3、圖 2.3.1 AM信號(hào)的調(diào)制原理模型M（t）為基帶信號(hào)，它可以是確知信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)，但通常認(rèn)為它的平均值為0.載波為上式中，為載波振幅，為載波角頻率為載波的初始相位。AM信號(hào)的波形和頻譜特性 雖然實(shí)際模擬基帶信號(hào)m(t)是隨機(jī)的，但我們還是從簡(jiǎn)單入手，先考慮m(t)是確知信號(hào)的傅氏頻譜，然后在分析m(t)是隨機(jī)信號(hào)時(shí)調(diào)幅信號(hào)的功率譜密度?？芍? 設(shè)m(t)的頻譜為M(w），由傅氏變換的理論可得已調(diào)信號(hào) AM的波形和相應(yīng)的頻譜圖如下圖1 AM信號(hào)的時(shí)域波形及其頻譜可以看出，第一：AM的頻譜與基帶信號(hào)的頻譜呈線性關(guān)系，只是將基帶信號(hào)的頻譜搬移，并沒有產(chǎn)生新的頻譜成分，因此AM調(diào)制屬于線性

4、調(diào)制；第二：AM信號(hào)波形的包絡(luò)與基帶信號(hào)成正比，所以AM信號(hào)的解調(diào)即可以采用相干解調(diào)，也可以采用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。第三：AM的頻譜中含有載頻和上，下兩個(gè)邊帶，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息，股已調(diào)波形的帶寬為原基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即其中為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。六 AM信號(hào)的解調(diào)原理以及特點(diǎn)AM信號(hào)的解調(diào)原理及方式 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)。解調(diào)的方式有兩種6：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)。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)

5、，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下：圖3.2.1 AM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 由上式可知，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) 相干解調(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)。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)7。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(jiǎn)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

6、種電路。如下為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路。圖 3.3.1 AM信號(hào)的非相干解調(diào)原理當(dāng)RC滿足條件時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出基本與輸入信號(hào)的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系，即其中，。隔去直流后就得到原信號(hào)七FM信號(hào)調(diào)制原理頻率調(diào)制的一般表達(dá)式為： FM和PM非常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。 圖 2.1直接調(diào)頻法圖 2.2間接調(diào)頻法圖（2-1）所示的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的方法稱為直接調(diào)頻法，圖（2-2）所示的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的方法稱為間接調(diào)頻法4。由于實(shí)際相位調(diào)制器的調(diào)節(jié)范圍不可能超出，因而間接調(diào)頻的方法僅適用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調(diào)制情形，而直接調(diào)頻則適用于寬帶調(diào)

7、制情形。根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小，可將頻率調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（WBFM）與窄帶調(diào)頻（NBFM）。寬帶與窄帶調(diào)制的區(qū)分并無嚴(yán)格的界限，但通常認(rèn)為由調(diào)頻所引起的最大瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于30°時(shí)， 稱為窄帶調(diào)頻。否則，稱為寬帶調(diào)頻。為方便起見，無妨假設(shè)正弦載波的振幅A1，則由式（2-1）調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式，得 = 通過化解，利用傅立葉變化公式可得NBFM信號(hào)的頻域表達(dá)式： 在NBFM中，由于下邊頻為負(fù)，因而合成矢量不與載波同相，而是存在相位偏移，當(dāng)最大相位偏移滿足式（2-2）時(shí)，合成矢量的幅度基本不變，這樣就形成了FM信號(hào)2第一部分 AM調(diào)制解調(diào)語音波形（1）語音波形（2）載波波形（

8、1）載波波形（2）第一路語音Y1AM調(diào)制波形第二路語音Y2AM調(diào)制波形兩路語音Y12AM調(diào)制疊加波形帶通濾波器一通過帶通濾波器1 波形一帶通濾波器二通過帶通濾波器1 波形二載波相乘波形（1）載波相乘波形（2）低通濾波器 一低通恢復(fù)信號(hào)波形一低通濾波器 二 低通恢復(fù)信號(hào)波形二第二部分 FM調(diào)制解調(diào)語音波形（1）語音波形（2）載波波形 （1）載波波形 （2）第一路語音Y1FM調(diào)制波形第二路語音Y2FM調(diào)制波形兩路語音Y12FM調(diào)制疊加波形帶通濾波器 一通過帶通濾波1 波形一帶通濾波器 二通過帶通濾波2 波形二載波相乘波形（1）載波相乘波形（2）低通濾波器 一低通恢復(fù)信號(hào) 波形一低通濾波器 二低通恢

9、復(fù)信號(hào) 波形二程序代碼如下：1. AM調(diào)制代碼：>> %AMclear all;%讀取兩路語言信號(hào)x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%畫出兩路語言信號(hào)的波形圖：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%對(duì)語言信號(hào)x1進(jìn)行雙音轉(zhuǎn)單音信號(hào)！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);xlabel(&

10、#39;時(shí)間'); ylabel('y11');title('語音波形（1）');%對(duì)語言信號(hào)x2進(jìn)行雙音轉(zhuǎn)單音信號(hào)！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('時(shí)間'); ylabel('y22');title('語音波形（2）');%y11經(jīng)過AM調(diào)制后的波形：%ts1=0.00004;%Fc1=10000;t1=0:500:8.5e+6;%Fs1=1/ts1;Fc1=20e+3;Fs1=40e+3;z1=cos(Fc1.*t1);figure,plo

11、t(t1,z1);title('載波（1）');y1AM=ammod(y11,Fc1,Fs1);subplot(2,1,1);plot(y1AM);title('y1AM波形');%ts2=0.00004;%Fc2=5000;t2=0:500:8.5e+6;%Fs2=1/ts2;Fc2=20e+3;Fs2=40e+3;z2=cos(Fc2.*t2);figure,plot(t2,z2);title('載波（2）');y2AM=ammod(y22,Fc2,Fs2);subplot(2,1,1);plot(y2AM);title('y2AM波

12、形');%下面計(jì)算兩個(gè)矩陣的大??！size(y1AM)size(y2AM)%計(jì)算AM合成波形y12AM=y1AM(1:293700 )+y2AM(1:293700);figure,plot(y12AM);title('y12AM疊加波形');%切比學(xué)夫1型數(shù)字帶通濾波器（1）開始f_N=1000000;f_p=20000,45000;f_s=8000,50000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,15

13、0000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');title('帶通濾波器一');Y1dait=filter(b,a,y12AM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y1dait);title('通過帶通濾波1 波形一');%切比學(xué)夫1型數(shù)字帶通濾波器（

14、2）開始f_N=1000000;f_p=55000,77500;f_s=50000,80000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,650000,700000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz')

15、;ylabel('相解rad');title('帶通濾波器二');Y2dait=filter(b,a,y12AM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y2dait);title('通過帶通濾波2 波形二');Ylubo1=Y1dait'Ylubo2=Ylubo1(1,276700:293700);Hf1=Ylubo2.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf1);title('載波相乘波形（1)');Ylubo3=Y2dait'Ylubo4=Ylu

16、bo3(1,276700:293700);Hf2=Ylubo4.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf2);title('載波相乘波形（2)');%切比學(xué)夫1型數(shù)字低通濾波器（1）開始f_N=1000000;f_p=20000;f_s=8000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,50000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 10000

17、0 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');Yhy1=filter(b,a,Hf1);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy1);title('低通恢復(fù)信號(hào) 波形一');%切比學(xué)夫1型數(shù)字低通濾波器（2）開始f_N=100000;f_p=50000;f_s=32000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(

18、f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,80000,500000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');Yhy2=filter(b,a,Hf2);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy2);title(

19、'低通恢復(fù)信號(hào) 波形二');2.FM調(diào)制代碼：>> %FMclear all;%讀取兩路語言信號(hào)x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%畫出兩路語言信號(hào)的波形圖：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%對(duì)語言信號(hào)x1進(jìn)行雙音轉(zhuǎn)單音信號(hào)！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);x

20、label('時(shí)間'); ylabel('y11');title('語音波形（1）');%對(duì)語言信號(hào)x2進(jìn)行雙音轉(zhuǎn)單音信號(hào)！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('時(shí)間'); ylabel('y22');title('語音波形（2）');%ts1=0.00004;%Fc1=10000;t1=0:500:8.5e+6;%Fs1=1/ts1;Fc1=20e+3;Fs1=40e+3;z1=cos(Fc1.*t1);figure,plot(t1,z1)

21、;title('載波（1）');%y11經(jīng)過FM調(diào)制后的波形1：freqdev=1000y1FM=fmmod(y11,Fc1,Fs1,freqdev);subplot(2,1,1);%figure,plot(y1FM);title('y1FM波形');%ts2=0.00004;%Fc2=5000;t2=0:500:8.5e+6;%Fs2=1/ts2;Fc2=20e+3;Fs2=40e+3;z2=cos(Fc2.*t2);figure,plot(t2,z2);title('載波（2）');%y11經(jīng)過FM調(diào)制后的波形1：freqdev=1000y2

22、FM=ammod(y22,Fc2,Fs2);subplot(2,1,1);%figure,plot(y2FM);title('y2FM波形');%下面計(jì)算兩個(gè)矩陣的大小！size(y1FM)size(y2FM)%計(jì)算FM合成波形y12FM=y1FM(1:293700 )+y2FM(1:293700);figure,plot(y12FM);title('y12FM疊加波形');%切比學(xué)夫1型數(shù)字帶通濾波器（1）開始f_N=1000000;f_p=20000,45000;f_s=8000,50000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_

23、p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,150000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');title('帶通濾波器一');Y1dait=filter(b,a,y12FM);subplot

24、(2,1,1);figure,plot(Y1dait);title('通過帶通濾波1 波形一');%切比學(xué)夫1型數(shù)字帶通濾波器（2）開始f_N=1000000;f_p=55000,77500;f_s=50000,80000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,650000,700000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('

25、;頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');title('帶通濾波器二');Y2dait=filter(b,a,y12FM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y2dait);title('通過帶通濾波2 波形二');Ylubo1=Y1dait'Ylubo2=Ylubo1(1,276700:293700);Hf1=Ylubo2.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);

26、figure,plot(Hf1);title('載波相乘波形（1)');Ylubo3=Y2dait'Ylubo4=Ylubo3(1,276700:293700);Hf2=Ylubo4.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf2);title('載波相乘波形（2)');%切比學(xué)夫1型數(shù)字低通濾波器（1）開始f_N=1000000;f_p=20000;f_s=8000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);

27、b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,50000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('頻率Hz');ylabel('相解rad');Yhy1=filter(b,a,Hf1);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy1);title('低通恢復(fù)信號(hào) 波形一');%切比學(xué)夫1型數(shù)字低通濾波器（2）開始f_N=100000;f_p=50000;f_s=3200