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文檔簡介

1、目錄摘要:21實驗原理41.1調制41.2調幅電路分析42 MATLAB仿真52.1 載波信號52.1.1 仿真程序52.1.2仿真波形62.2調制信號62.2.1 仿真程序62.2.2仿真波形72.3 AM調制82.3.1 仿真程序82.3.2仿真波形92.4 AM波解調(包絡檢波法)92.4.1 仿真程序92.4.2仿真波形102.5 AM波解調(同步乘積型檢波法)112.5.1 仿真程序112.5.2仿真波形122.6 AM波的功率142.6.1 仿真程序142.6.2仿真波形152.7 調制度m對AM調制的影響152.7.1 仿真程序152.7.2仿真波形173結果分析:184總結:1

2、9基于Matlab的AM振幅調制及解調仿真摘要:本課程設計主要是為了進一步理解AM調制系統的構成及其工作原理,并能通過matlab軟件來實現對AM調制系統的仿真,且通過對各個元件的參數進行不同的設置,來觀察系統中各個模塊的輸出波形。在課程設計中,我們將用到matlab仿真平臺,學習AM調制原理,AM調制就是由調制信號去控制高頻載波的幅度,使之隨調制信號作線性變化的過程。在波形上,幅度已調信號的幅度隨基帶信號的規律而呈正比地變化。解調方法利用相干解調。解調就是實現頻譜搬移,通過相乘器與載波相乘來實現。通過相干解調,通過低通濾波器得到解調信號。相干解調時,接收端必須提供一個與接受的已調載波嚴格同步

3、的本地載波,它與接受的已調信號相乘后,經低通濾波器取出低頻分量,得到原始的基帶調制信號。利用Matlab仿真建立AM調制的系統模型,用Matlab仿真程序畫出調制信號、載波、已調信號、相干解調之后信號的波形以及功率頻譜密度,分析所設計系統性能。關鍵字:AM調制,解調,Matlab仿真,濾波Abstract: This course is designed primarily to further understanding of the composition and working principle of AM modulation system , and through matlab

4、software to achieve the AM modulation system simulation , and the parameters of the various components through different settings , to observe the system output waveforms of respective modules. Curriculum design, we will use matlab simulation platform , learning AM modulation principle , AM modulati

5、on is controlled by the modulation signal to the amplitude of the high frequency carrier , making the process with the modulated signal as a linear change. On the waveform , the amplitude of the amplitude modulated signal is a baseband signal with the law and is proportional to the change . Demodula

6、tion method using coherent demodulation. Demodulation is to move the spectrum , multiplied by multiplication with the carrier to achieve. By coherent demodulation , a demodulated signal obtained through the low -pass filter. The coherent demodulation , the receiver must be provided with a local carr

7、ier wave modulated carrier received strict synchronization , after it is multiplied with the received modulated signal , the low pass filter to remove low frequency components to get the original modulating baseband signal . Create a system model simulation using Matlab AM modulation , using Matlab

8、simulation program to draw modulated signal carrier modulated signal waveform signal after coherent demodulation and the power spectral density analysis of the design of the system performance.Keywords: AM modulation, demodulation, Matlab simulation, filter1實驗原理1.1調制所謂調制,就是在傳送信號的一方將所要傳送的信號附加在高頻振蕩上,再

9、由天線發射出去。這里高頻振蕩波就是攜帶信號的運載工具,也叫載波。振幅調制,就是由調制信號去控制高頻載波的振幅,直至隨調制信號做線性變化。在線性調制系列中,最先應用的一種幅度調制是全調幅或常規調幅,簡稱為調幅(AM)。在頻域中已調波頻譜是基帶調制信號頻譜的線性位移;在時域中,已調波包絡與調制信號波形呈線性關系。設正弦載波為:c(t)=Acos(ct+0)式中,A為載波幅度,為載波頻率,0為載波初始相位(通常假設0=0),調制信號(基帶信號)為m(t)。根據調制的定義,振幅調制信號(已調)一般可表示為: Sm(t)=Am(t)cosct。設調制信號m(t)的頻譜為M(),則已調信號的頻譜為: Sm

10、()=A2M+cc+M(-c)。1.2調幅電路分析標準調幅波(AM)產生原理調制信號是只來來自信源的調制信號(基帶信號)這些信號可以是模擬的,亦可以是數字的。為首調制的高頻振蕩信號可稱為載波,它可以是正弦波,亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波由高頻信號源直接產生即可,然后經過高頻功率放大器進行放大,作為調幅波的載波,調制信號由低頻信號源直接產生,二者經過乘法器后即可產生雙邊帶的調幅波。設載波信號的表達式為:cosct,調制信號的表達式為:mt=Amcost則調幅信號的表達式為:SAm(t)=A0+m(t)cosct。2 MATLAB仿真2.1 載波信號2.1.1 仿真程序functio

11、n = Zaiboxinhao()U1=5; %載波幅值為5f1=3000; %載波頻率為3000t=-1:0.00001:1; % t掃描范圍為-1到1w1=2*pi*f1; %載波信號角頻率u1=U1*cos(w1*t); %載波信號表達式figure(1); %新建一個圖形窗口1subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當 前圖形窗口 plot(t,u1); %繪制載波信號波形xlabel('t');ylabel('u1'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u1title('載波信號波形'); %標題為載波信號波形ax

12、is(0,0.01,-10,10); %設置顯示范圍Y1=fft(u1); %對u1進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y1); %繪制Y1的圖形xlabel('w');ylabel('Y1'); %橫坐標為w,縱坐標顯示為Y1title('載波信號頻譜'); %標題為載波信號頻譜axis(5800,6200,0,600000); %設置顯示范圍2.1.2仿真波形2.2調制信號2.2.1 仿真程序function =Tiaozhixinhao()U2=3; f2=3; t=-1:0.

13、00001:1; %t掃描范圍為-1到1w2=2*pi*f2; u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %調制信號表達式figure(2); %新建一個圖形窗口2subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當前圖形窗口 plot(t,u2); %繪制載波信號波形xlabel('t');ylabel('u2'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u2title('調制信號波形'); %標題為調制信號波形axis(0,1,-15,15); %設置顯示范圍Y2=ff

14、t(u2); %對u2進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y2); %繪制Y2的圖形xlabel('w');ylabel('Y2'); %橫坐標為w,縱坐標顯示為u1title('調制信號頻譜'); %標題為載波信號頻譜axis(0,250,0,2000000); %設置顯示范圍2.2.2仿真波形2.3 AM調制2.3.1 仿真程序function =Tiaozhi()t=-1:0.00001:1; %t掃描范圍-1到1U1=5; %載波信號幅度U2=3;f1=3000; %載波信號

15、頻率f2=3;m=0.1; %調制度為0.1 w1=2*pi*f1; %載波信號角頻率w2=2*pi*f2;u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %調制信號u3=U1*(1+m*u2).*cos(w1)*t); %AM已調信號figure(3); %新建一個圖形窗口3subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當前圖形窗口 plot(t,u3); %繪制已調信號波形xlabel('t');ylabel('u3'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u3title('

16、已調信號波形'); %標題為已調信號波形axis(0,1,-15,15); %設置顯示范圍Y3=fft(u3); %對u3進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y3); %繪制Y3的圖形xlabel('w');ylabel('Y3'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u3title('已調信號頻譜'); %標題為已調信號頻譜axis(5900,6100,0,600000); %設置顯示范圍2.3.2仿真波形2.4 AM波解調(包絡檢波法)2.4.1 仿真程序function =Ji

17、etiao1()%經過AM調制產生已調信號u3env=abs(hilbert(u3); %找出已調信號的包絡 u4=18*(env-U1)*m; %去掉直流分量并重新縮放figure(4); %新建一個圖形窗口4subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當前圖形窗口 plot(t,u4); %繪制解調波形xlabel('t');ylabel('u4'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u4title('AM已調信號的包絡檢波波形') %標題為AM已調信號的包絡檢波波形axis(0,1,-15,15); %設置顯示范圍Y4=f

18、ft(u4); %對u4進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y4); xlabel('w');ylabel('Y4'); title('AM已調信號的包絡檢波頻譜'); %標題為AM已調信號的包絡檢波頻譜axis(0,250,0,2000000); %設置顯示范圍2.4.2仿真波形2.5 AM波解調(同步乘積型檢波法)2.5.1 仿真程序function =Jietiao2()%經過AM調制產生已調信號u3u5=u3.*cos(w1*t); %濾波前的解調信號 figure(5);

19、%新建圖形窗口5subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當前圖形窗口 plot(t,u5); %繪制濾波前的解調信號波形xlabel('t');ylabel('u5'); %橫坐標為t,縱坐標顯示為u5title('濾波前的解調信號波形'); %設置標題Y5=fft(u5); %對u5進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y5); %繪制Y5的波形 xlabel('w');ylabel('Y5'); title('濾波

20、前的解調信號頻譜'); axis(187900,188100,0,600000); %低通濾波器f1=100;f2=200; %待濾波信號頻率fs=2000; %采樣頻率m=(0.3*f1)/(fs/2); %定義過度帶寬M=round(8/m); %定義窗函數的長度N=M-1; %定義濾波器的階數b=fir1(N,0.5*f2/(fs/2); %使用fir1函數設計濾波器 %輸入的參數分別是濾波器的階數和截止頻率figure(6) %新建圖形窗口6h,f=freqz(b,1,512); %濾波器的幅頻特性圖 %H,W=freqz(B,A,N)當N是一個整數時函數返回N點的頻率向量和幅

21、頻響應向量plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h) %參數分別是頻率與幅值xlabel('頻率/赫茲');ylabel('增益/分貝');title('濾波器的增益響應');gridu6=filter(b,1,u5); %濾波后的解調信號 figure(7); %新建圖形窗口7subplot(2,1,1); %將圖形窗口一分為二,并把第一個作為當前圖形窗口plot(t,u6); %繪制濾波后的解調信號波形xlabel('t');ylabel('u6'); title('濾波后的解調信

22、號波形');Y6=fft(u6); %對u6進行傅里葉變換subplot(2,1,2); %將第二個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(abs(Y6); %繪制Y6的波形 xlabel('w');ylabel('Y6'); title('濾波后的解調信號頻譜'); axis(0,250,0,600000);2.5.2仿真波形2.6 AM波的功率2.6.1 仿真程序function =Gonglv()m=0:0.01:1; %調制度掃描范圍Ucm=5; %載波信號幅值 RL=1000; %負載電阻Pc=1/2*Ucm*Ucm/RL; %負載

23、上消耗的載波功率 Pu=(1/2*m*Ucm).*(1/2*m*Ucm)/(2*RL); %上邊頻分量所消耗的平均功率Pl=Pu; %下邊頻分量所消耗的平均功率PAM=Pc+Pu+Pl; %在調制信號的一個周期內,調幅信號的平均總功率e=(Pu+Pl)./PAM; %雙邊帶總功率與平均總功率之比 figure(8); %新建一個圖形窗口8plot(m,e); %做出m與e的關系曲線xalbel(調制度m); % 設定橫縱坐標顯示yxabel(雙邊帶總功率與平均總功率之比); grid on 2.6.2仿真波形2.7 調制度m對AM調制的影響2.7.1 仿真程序function =m_yingx

24、iang()t=-1:0.00001:1; %t掃描范圍-1到1U1=4; %載波信號幅度U2=2; %調制信號幅度f1=3000; %載波信號頻率f2=3; %調制信號頻率m1=0; %調制度為0m2=0.4; %調制度為0.3m3=0.7; %調制度為0.6m4=1; %調制度為1m5=1.3; %調制度為1.3m6=3; %調制度為3u1=U1*(1+m1.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為0的調制信號u2=U1*(1+m2.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為0.4的調制信號u3=U1*(1+m3.*co

25、s(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為0.7的調制信號u4=U1*(1+m4.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為1的調制信號u5=U1*(1+m5.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為1.3的調制信號u6=U1*(1+m6.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %調制度為3的調制信號figure; %新建一個圖形窗口subplot(3,2,1) %將圖形窗口1分為6,并把第一個作為當前圖形窗口 plot(t,u1); %繪制調制度為0時的波形xlabel

26、('t');ylabel('u1');title('m=0時AM調制信號');axis(0,1,-10,10);grid on;subplot(3,2,2) %將第2個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(t,u2); %繪制調制度為0.4時的波形xlabel('t');ylabel('u2');title('m=0.4時AM調制信號'); grid on;subplot(3,2,3) %將第3個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(t,u3); %繪制調制度為0.7時的波形xlabel('t&

27、#39;);ylabel('u3'); title('m=0.7時AM調制信號'); grid on;subplot(3,2,4) %將第4個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(t,u4); %繪制調制度為1時的波形xlabel('t');ylabel('u4');title('m=1時AM調制信號'); grid on;subplot(3,2,5) %將第5個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(t,u5); %繪制調制度為1.3時的波形xlabel('t');ylabel('u5'

28、);title('m=1.3時AM調制信號'); grid on;subplot(3,2,6) %將第6個子圖形窗口作為當前圖形窗口plot(t,u6); %繪制調制度為3時的波形xlabel('t');ylabel('u6');title('m=3時AM調制信號'); grid on;2.7.2仿真波形3結果分析:本設計圓滿的完成了對AM信號實現調制與解調,與課題的要求十分相符;也較好的完成了對AM信號的時域分析,通過傅里葉變換,得出了調制信號和解調信號的頻譜圖;在這次大作業里,我們首先將載波的幅值設為5,其頻率設為3000 ,再將調制度設為0.1,對有用信號進行調制,得出相應波形,然后采用了兩種檢波的方法對已經調制的波形進行解調,這兩種

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