1、鄭州輕工業學院課程設計任務書題目利用MATLAB實現信號的 AM調制與解調專業、班級電子信息工程級 班學號姓名主要內容、基本要求、主要參考資料等：主要內容：2Sa (100t)t a。m(t )=丿利用MATLAB寸信號卩，其他 進行AM調制，載波信號頻率為1000Hz調制深度為0.5 o t0=0.2;首先在MATLAB顯示調制信號的波形 和頻譜，已調信號的波形和頻譜，比較信號調制前后的變化。然后對已調信號解 調，并比較解調后的信號與原信號的區別。基本要求：1、掌握利用MATLAB實現信號AM調制與解調的方法。2、學習MATLAB中信號表示的基本方法及繪圖函數的調用，實現對常用 連續時間信號

2、的可視化表示。3、加深理解調制信號的變化；驗證信號調制的基本概念、基本理論，掌握信號與系統的分析方法。主要參考資料：1、王秉鈞等.通信原理M.北京：清華大學出版社，2006.112、陳懷琛.數字信號處理教程-MATLAB釋義與實現M.北京：電子工業出 版社,2004.完 成 期 限：201469 2014613指導教師簽名：課程負責人簽名：2014年6月5日利用MATLAB實現信號的AM調制與解調目錄摘要11. matlab 簡介21.1matlab 基本功能 21.2matlab 應用22. 系統總體設計方案42.1調制信號42.1.1 matlab實現調制信號的波形42.1.2 matla

3、b實現調制信號的頻譜 42.1.3 matlab實現載波的仿真52.2信號的幅度調制62.2.1信號的調制62.2.2幅度調制原理62.2.3 matlab 實現雙邊帶幅度調制 82.2.4 matlab 實現已調信號的頻譜圖 82.2.5幅度調制前后的比較92.3已調信號的解調 92.3.1 AM信號的解調原理及方式 92.3.2 matlab 實現已調信號的解調112.3.3信號解調前后的比較12結論與展望13參考文獻14附錄15I利用MATLAB實現信號的AM調制與解調摘要現在的社會越來越發達，科學技術不斷的在更新，在信號和模擬電路里面經 常要用到調制與解調，而信號幅度調制與解調是最基本

4、，也是經常用到的。用 AM調制與解調可以在電路里面實現很多功能，制造出很多有用又實惠的電子產 品，為我們的生活帶來便利。在我們日常生活中用的收音機也是采用了AM調制方式，而且在軍事和民用領域都有十分重要的研究課題。本設計主要研究內容是Sa 2/100 t Xt 蘭t°利用MATLA實現對叫尸0, '丿 其他 進行AM調制，載波信號頻率為1000Hz, 調制深度為0.5。t0=0.2.在MATLAB顯示調制信號的波形和頻譜，已調信號的 波形和頻譜，比較信號調制前后的變化。并對已調信號解調，比較了解調后的信 號與原信號的區別。信號幅度調制與解調及MATLAB信號表示的基本方法及繪

5、圖函數的調用，實現了對連續時間信號的可視化表示。關鍵詞：AM、調制、解調、MAT LAB1利用MATLAB實現信號的AM調制與解調l. matlab 簡介MATLAI是矩陣實驗室(MatrixLaboratory)的簡稱，是美國 MathWorks 公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值 計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLABS Simulink兩大部分。1.1matlab 基本功能MATLAB是由美國mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交 互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以 及非線性動態系統

6、的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環 境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了 一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言(如C、 Fortran )的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應 用軟件中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計 算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等 領域。MATLAB勺基本數據

7、單位是矩陣，它的指令表達式與數學、工程中常用的形 式十分相似，故用MATLAB解算問題要比用C, FORTRA等語言完成相同的事情 簡捷得多，并且MATLA也吸收了像Maple等軟件的優點,使MATLA成為一個強 大的數學軟件。在新的版本中也加入了對 C, FORTRANC+ , JAVA的支持。可以直接調用， 用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到 MATLABS數庫中方便自己以后調用， 此外許多的MATLA愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就 可以用。1.2matlab 應用MATLAB品族可以用來進行以下各種工作:(1) 數值分析；(2) 數值和符號計算；(3) 工程與科學

8、繪圖；(4) 控制系統的設計與仿真；(5) 數字圖像處理技術；(6) 數字信號處理技術；(7) 通訊系統設計與仿真；(8) 財務與金融工程。MATLAB的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統設計、 測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱(單 獨提供的專用MATLAB函數集)擴展了 MATLAB環境，以解決這些應用領域內特 定類型的問題。3利用MATLAB實現信號的AM調制與解調2. 系統總體設計方案2.1調制信號調制信號是原始信息變換而來的低頻信號。調制本身是一個電信號變 換的過程。調制信號去改變載波信號的某些特征值（如振幅、頻率、相位 等），導致載

9、波信號的這個特征值發生有規律的變化，這個規律是調制信 號本身的規律所決定的。2.1.1 matlab 實現調制信號的波形本設計的調制信號為Sa2 m(t )= *0其他，通過matlab仿真顯示4利用MATLAB實現信號的AM調制與解調#利用MATLAB實現信號的AM調制與解調出其波形圖如圖2-1所示圖2-1調制信號#利用MATLAB實現信號的AM調制與解調#利用MATLAB實現信號的AM調制與解調2.1.2 matlab 實現調制信號的頻譜連續傅里葉變換是一個特殊的把一組函數映射為另一組函數的線性算 子。傅里葉變換就是把一個函數分解為組成該函數的連續頻率譜。在數學分 析中，信號f（t）的傅里

10、葉變換被認為是處在頻域中的信號。離散傅里葉變換的一種快速算法，簡稱FFT。為了節省電腦的計算時間，實 現數字信號的實時處理，減少離散傅里葉變換（DFT的計算量?？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計算量的算法設計思想和DFT各種快速算，為計算機處理數據節省了時間。對已 知信號進行快速傅里葉變換其抽樣頻率為 1000hz，matlab仿真頻譜如圖2-2圖2-2已知信號的頻譜2.1.3 matlab 實現載波的仿真載波是被調制以傳輸信號的波形，一般為正弦波。一般要求正弦載波的 頻率遠高于調制信號的帶寬，否則會發生混疊，使傳輸信號失真。我們一般需要發送的數據的頻率是

11、低頻的，如果按照本身的數據的頻率來傳輸，不利于接收和同步。使用載波傳輸，我們可以將數據的信號加載到 載波的信號上，接收方按照載波的頻率來接收數據信號，有意義的信號波的 波幅與無意義的信號的波幅是不同的，將這些信號提取出來就是我們需要的數據信號。本實驗的載波頻率為 1000hz，起波形圖如圖2-3所示圖2-3載波波形2.2信號的幅度調制2.2.1信號的調制調制，就是把信號轉化成適合在信道中傳輸的形式的一種。廣義的調制分為 基帶調制和帶通調制（也稱載波調制）。載波調制，就是用調制信號區控制載波 參數的過程，即使載波的某一個或幾個參數按照調制信號的虧率而變化。調制信號時指來自信源的消息信號。未受調制

12、的周期性振蕩信號稱為載波， 載波調制后 稱為已調信號，它含有調制信號的全部特征。2.2.2幅度調制原理1.信號的幅度調制原理幅度調制是用調制信號去控制高頻載波的幅度，使其按調制信號的規律變 化的過程。幅度調制器的一般模型如圖2-4所示，載波信號c（t）二Acos（wct，-0）， 其中A0為外加信號。6利用MATLAB實現信號的AM調制與解調ASm(t)AOCOS W江圖2-4(2.1 )Sm(t ) = A 0 m ( t ) COS w ctSam （）二叭6（ +%）+5佃-）+（1/2）M （ +%） + M 佃-c）（2 2 ）由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載波分量，上邊帶，下邊帶

13、三部分組成。上邊帶的頻譜結構與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此AM信號時帶有載波分量的雙邊帶調制信號，它的帶寬是基帶信號帶寬fH的2倍。2.雙邊帶幅度調制在AM調制模型中將直流A0去掉，即可得到一種高調制效率的調制方式-抑制載波雙邊帶信號（ 式為：DSB-SC，簡稱雙邊帶信號DSB（如圖2-5）。其時域表達（2.3 ）SDSB(t)二 m(t)coswctS DSBCOS Wet7利用MATLAB實現信號的AM調制與解調#利用MATLAB實現信號的AM調制與解調圖2-5 DSB信號的調制其頻域相應為:Sam (w)4m(w wc) M (w - we)(2.4)#利用MAT

14、LAB實現信號的AM調制與解調與先前幅度調節相比，只是少了直流分量，相應的少了二A0L（w we），（w - we）也就是在M（w）的- We處少了沖擊響應，與 AM信號比較，因為不存在載波分量，DSB言號的調制效率為100% DSB言號解調時需要采用相干解調，也稱同步檢波223 matlab 實現雙邊帶幅度調制Sa2(100t)twt0m(t )='本節主要通過matlab軟件把調制信號0,其他調制到載波信號fs(t)二cos( 20007)上，使載波的幅度按照調制信號的規律進行變化 其波形如圖2-6所示06-0.04-0.03-0.02-0.0100.010.020.030.040

15、?0 5圖2-6已調信號2.2.4 matlab 實現已調信號的頻譜圖與調制信號實現頻譜圖的原理一樣，用matlab對已調信號進行快速傅里葉變換，可以得到已調信號的頻譜圖，如圖2-7所示圖2-7已調信號頻譜圖225幅度調制前后的比較雙邊帶幅度調制是用調制信號去控制高頻載波的幅度，使其按調制信號的規 律變化的過程。調制后的信號是把調制信號加載到載波上，使載波上呈現調制信 號的包絡線。對于已調信號的頻譜，實質就是把調制信號由低頻段搬遷到高頻段 進行通信。其波形比較如圖2-8所示已知信號已知信號頻譜已調信號已調信號頻譜圖2-8調制前后時域和頻域的波形2.3已調信號的解調2.3.1 AM信號的解調原理

16、及方式解調是調制的逆過程，解調是將位于載波的信號頻譜再搬回來， 并且不失真 的恢復出原始基帶信號。對于幅度調制來說，解調是從它的幅度變化提取調制信 號的過程。解調的方式有兩種：相干解調與非相干解調。相干解調適用于各種線性調制 系統，非相干解調一般適用幅度調制（AM ）信號。1.AM信號的相干解調所謂相干解調是為了從接受的已調信號中，不失真地恢復原調制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。相干載波的一般模型如圖3-1Smmo(t)COS ct :圖3-1AM信號的相干解調原理框圖將已調信號乘上一個與調制器同頻同相的載波，得1 1Sam (t)Lcos ct - A m(t) Icos

17、c2 'A0 m(t)l 2 A m(t)lcos2 ct (3.1)Sam (t )Lcost 二 I Ao - m(t) Icos?，t = 1A m(t)丨 1A 丨(3.2)2 2由(3.1)、(3.2)式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第 1項與第2項分離，無 失真的恢復出原始的調制信號1M o(T)Ao M (T)(3.3)2相干解調的關鍵是必須產生一個與調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，則會破壞原始信號的恢復。2.AM信號的非相干解調所謂非相干解調是在接收端解調信號時不需要本地載波，而是利用已調信號中的包絡信號來恢復原基帶信號。因此，非相干解調一

18、般只適用幅度調 制(AM )系統。憂郁包絡解調器電路簡單，效率高，所以幾乎所有的幅度調 制(AM)接收機都采用這種電路。如下為串聯型包絡檢波器的具體電路。其 利用二極管的單向導電特性，將調幅高頻信號去掉一半，再利用電容器的充放電特性和低通濾波器濾去高頻分量，就可以得到與包絡線形狀相同的音頻 信號。°T1oDSam (t)Orc*m)(t)J .AC1Q圖3-2 AM信號的非相干解調原理當RC滿足條件1 Wc乞RC乞1. Wh時，包絡檢波器的輸出基本與輸入信號的包絡 變化呈線性關系，即m°(t)二 A m(t)( 3.4)其中，Ag王m( t) max。隔去直流后就得到原信號

19、 m(t)。2.3.2 matlab實現已調信號的解調解調過程是運用相干解調，對已調信號乘上載波，再通過低通濾波器濾波就 可以無失真的恢復出原始的調制信號。其解調后的仿真波形如圖3-3所示。圖3-3解調后的調制信號233信號解調前后的比較本設計是采用雙邊帶調幅來實現的信號調制， 用相干波解調后，沒有直流分 量，幅度減為原來的一半，頻率不變化。由頻譜圖可知解調是把已調信號的頻譜 搬回到原來的位置，從而恢復出原始信號?；謴托盘柌皇д娴年P鍵是低通濾波器 的設置，盡可能的減小失真度。: : ;H M1 4 H 1 4 H 14 1 14 111111H11411H1 if i 1 4 fa 1 d f

20、a 1 » hat,B, 1 1 r,j u11i11i11i1riiib1u11ip1 | 14B111” lm1B ，4.!11114!1!1,. 4 r . f. m iai1114111111411H1141d11lii1d«1rihIrik11d11d11i11i11i | i njadKidbidiriiriiidirii i Li i i141541-0.050 O.OS 010 150.2已知信號解調并濾波后的信號圖3-4已知信號與解調信號的比較13利用MATLAB實現信號的AM調制與解調結論與展望經過一學期的學習，在忙碌之余我也有很大的收獲。雖然我們的課節

21、不是很 多，但在這有限的時間里，老師盡其所能的將自己所知道的知識傳授給大家， 讓 大家真正的有所學、有所悟。作為一個本科生的結業設計，由于經驗的匱乏，難 免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們 的支持，想要完成這個是難以想象的?；厥鬃约哼@一學期的生活，不禁感慨萬千。 豐富而緊張的校園生活，友好熱情的同學，嚴厲而不乏關心的老師，這段經歷必 將影響我的一生，我也必將從這段經歷中受益無窮。通過這一段時間的學習和設計，使我更加清楚的明白的信號調幅的調制與解 調的具體過程及方法，使我對整個過程有了更加深刻的了解， 同時也進一步了解 了 MATLAB勺基礎應用知識，使我的知

22、識有了更加深刻的理解。在課程設計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們共同討論分析最終解決了問題，這也使我明白了團隊的重要性，我們大家都是一個團隊，我們個人的能力是很微小，很渺茫，我們只 有和大家一起，充分發揮團隊的力量，我們才可能更效率的解決問題，迎接各種 考驗，只有那些靠團隊的集團才才能解決各種困難， 才可能真正取得成功。同時， 我們在面對各種問題的時候，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，因此我們學習學的不僅僅是書面上的知 識，更是解決問題的方法與思路。不僅在這門學科中是這樣，在其他學科中也是 一樣的

23、。凡事都要經歷從不會到會的過程， 我曾經以為自己做不了，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真的去做就一定可以實現！ 我會在以后的學習和生活中更加努力的去提高自己， 應用自己所學的知識解決更 多的問題！14利用MATLAB實現信號的AM調制與解調參考文獻1 劉衛國.MATLA程序設計與應用(第二版)M.北京：高等教育出版社， 2006.2 陳后金.信號與系統M.北京：高等教育出版社，2007.07.3 張潔.雙邊帶幅度調制及其 MATLAB仿真J.科技經濟市場，2006.94 陳潔，焦振宇.基于MATLAB7.0的信號調制與解調分析J.山西電 子技術.2006(5).5 傅祖蕓.信息論基礎理論與應用M.北京：電子工業出版社，2001.6 胡廣書.現代信號處理M.北京：清華大學出版社,2004.7 張智星 MATLABS序設計與應用北京：清華大學出版社，20028 周開利、鄧春暉MATLA基礎及應用教程北京：北京大學出版社2007.4張智星 MATLA程序設計與應用北京：清華大學出版社，200215利用MATLAB實現信號的AM調制與解調附錄源程序：t0=0.2t=(-tO:O.O1:tO)y1=si nc(100*