信號調(diào)制與解調(diào)(基于matlab仿真設(shè)計(jì))

1、專業(yè)： 學(xué)號：， 信號與系統(tǒng)課程設(shè) 計(jì)題 目： 信號的調(diào)制與解調(diào) 學(xué) 生 姓 名： 院（系、部）： 機(jī)電工程學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師： 2013年12月9日至2013年12月13日 摘 要信號的調(diào)制解調(diào)技術(shù)直接決定著通信系統(tǒng)質(zhì)量的好壞, 是通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要研究方向。從語音，圖像的原始信息變過來的原始信號頻譜分量頻率較低，不適宜在信道中長距離傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送通端常需要有調(diào)制過程將其轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘?，在接收端則需要有調(diào)節(jié)過程，將信號還原成原來的信息，以便更準(zhǔn)確的利用信息。Matlab是集數(shù)值計(jì)算、符號運(yùn)算及圖形處理等強(qiáng)大功能于一體，是當(dāng)今國際上公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一。它編寫

2、簡單，具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算能力、可視化功能和開放式可擴(kuò)展環(huán)境，因此在圖像處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：matlab，調(diào)制，解調(diào)，信號1設(shè)計(jì)原理與分析1.1 matlab簡介 MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）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)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。1.1.1 matlab基本功能 MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(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

3、以及非線性動態(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和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)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 MATLAB的

4、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MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。 在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C+ ，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ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛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。1.1.2 matlab應(yīng)用MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行以下各種工作：（1）數(shù)值分析；（2）數(shù)值和符號計(jì)算； （3）工程與

5、科學(xué)繪圖；（4）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真；MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試和測量、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)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。1.2信號的調(diào)制與解調(diào)1.2.1信號的調(diào)制所謂調(diào)制，就是把信號轉(zhuǎn)化成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N。廣義的調(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，就實(shí)用調(diào)制信號區(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)制信號的虧率而變化。調(diào)制信號時(shí)指來自信源的消息信號。未受調(diào)制的周期性振蕩信號稱為載波，載波調(diào)

6、制后稱為已調(diào)信號，它含有調(diào)制信號的全部特征。解調(diào)（也稱檢波）則是調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。1.2.2幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制是由調(diào)制信號區(qū)控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號作線性的變化的過程。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅就是常規(guī)雙邊帶調(diào)制（AM）調(diào)幅）的原理下圖所示： 載波信號 ，其中A0為外加信號 1.3信號的解調(diào)與檢波1.3.1相干解調(diào) 相干解調(diào)也叫同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。調(diào)制時(shí)把基帶信號的譜搬到了頻載位置，這一過程可以通過一個(gè)相乘器與載波相乘實(shí)現(xiàn)。解調(diào)則是調(diào)制的反過程，即把在頻載位置的已調(diào)信號的譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解

7、調(diào)器的一搬模型如圖2.1.4所示 圖 2.5 相干解調(diào)的原理圖送入解調(diào)器的信號一般表達(dá)式為 與同頻同相得載波相乘后得 經(jīng)低通濾波器后得 2信號的仿真2.1 matlab程序設(shè)計(jì)Matlab設(shè)計(jì)程序?yàn)椋篶lear; %清除已存在變量t=0:0.0001:10; %自變量A1=input(輸入調(diào)制信號振幅1：);A2=input(輸入調(diào)制信號振幅2：);f1=input(輸入調(diào)制信號頻率1：);f2=input(輸入調(diào)制信號頻率2：);A0=input(輸入載波信號振幅：);f0=input(輸入載波信號角頻率：);e=A1*sin(f1*pi*t)+A2*cos(f2*pi*t); %調(diào)制信號s

8、=A0*cos(f0*t); % 載波信號a=e.*s; % 調(diào)制b=a.*s; % 解調(diào)nb,na=butter(4,400,s); % 低通濾波sys=tf(nb,na); % 構(gòu)建sys對象c=lsim(sys,b,t); %低通濾波subplot(2,2,1) % 圖形輸出plot(t,e); title(調(diào)制信號); %圖形標(biāo)題 xlabel(t),ylabel(e(t); %橫縱坐標(biāo)變量grid on %坐標(biāo)網(wǎng)格subplot(2,2,2) % 圖形輸出plot(t,a);title(調(diào)幅信號); %圖形標(biāo)題xlabel(t),ylabel(a(n); %橫縱坐標(biāo)變量grid on

9、 %坐標(biāo)網(wǎng)格subplot(2,2,3) % 圖形輸出 plot(t,b); title(解調(diào)波形); %圖形標(biāo)題 xlabel(t),ylabel(b(t); %橫縱坐標(biāo)變量grid on %坐標(biāo)網(wǎng)格 subplot(2,2,4) % 圖形輸出語句 plot(t,c);title(濾波后的波形) %圖形標(biāo)題 xlabel(t),ylabel(e(t); %橫縱坐標(biāo)變量 grid on %坐標(biāo)網(wǎng)格2.2 仿真結(jié)果調(diào)制信號為sint，載波為cos1000000t時(shí)的波形如下：調(diào)制信號為sint +2 cos2t，載波為cos1000000t時(shí)的波形如下：調(diào)制信號為3+sint +2 cos2t，

10、載波為cos1000000t時(shí)的波形如下：2.3使用simulink繪制系統(tǒng)框圖如下：2.4仿真結(jié)果如下：結(jié)論通過學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，我們更加清楚的明白的信號調(diào)幅的調(diào)制與解調(diào)的具體過程及方法，使我對整個(gè)過程有了更加深刻的了解，同時(shí)也進(jìn)一步了解了MATLAB的基礎(chǔ)應(yīng)用知識，使我的知識有了更加深刻的理解。我對Matlab軟件有了更深入的了解。為了做好這次的課程設(shè)計(jì)，我查閱了大量資料，并在各個(gè)網(wǎng)站上搜索與此有關(guān)的知識，這個(gè)過程使我受益匪淺，了解到了自主探究學(xué)習(xí)的很多方法。我覺得這個(gè)是最重要的，對于今后任何一個(gè)領(lǐng)域或者某一方面的學(xué)習(xí)研究中都是大有益處的。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，在面對各種問題的時(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，更是解決問題的方法與思路。在以后的學(xué)習(xí)中要注重知識和技能的提高，更應(yīng)該注重方法和思路的培養(yǎng)。 參考文獻(xiàn)1 張德豐,雷曉