1、蘇州科技學院二一四 二一五學年第一學期電子與信息工程系 電子綜合技術訓練報告書課程名稱： 多路語音信號系統調制 班 級： _ 電子Z1112班_ 學 號： 11200134212_ 姓 名： 盛超_ 指導教師： 潘欣裕_ 二一五年一月一 課題內容1.設計兩路語音信號，通過AM,FM實現的Matlab程序，輸出調制信號、載波信號以及已調信號波形以及頻譜圖，并改變參數觀察信號變化情況，并將兩路信號進行疊加，形成混合語音信號；并通過帶通濾波器分離出兩路語音調制信號，最后通過乘上載波，通過低通濾波器，并最終恢復出兩路語音信號。2.設計AM,FM信號解調實現的Matlab程序，輸出并觀察解調兩路語音信號

2、波形，分析實驗現象。二 設計目的1.掌握AM,FM調制和解調原理。2.學會Matlab仿真軟件在振幅調制和解調中的應用。3.掌握參數設置方法和性能分析方法。4.通過實驗中波形的變換，學會分析實驗現象。三 設計要求利用Matlab軟件進行AM,FM調制和解調程序設計，輸出顯示調制信號、載波信號以及已調信號波形，并輸出顯示三種信號頻譜圖。對產生波形進行分析，并通過參數的改變，觀察波形變化，分析實驗現象。四 開發工具 計算機、Matlab軟件、相關資料五 AM信號的調制原理AM信號數字模型以及特點 AM是指調制信號去控制高頻載波的幅度，使其隨調制信號呈線性變化的過程。AM信號的調制原理模型如下6：

3、圖 2.3.1 AM信號的調制原理模型M（t）為基帶信號，它可以是確知信號，也可以是隨機信號，但通常認為它的平均值為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信號的波形和頻譜特性 雖然實際模擬基帶信號m(t)是隨機的，但我們還是從簡單入手，先考慮m(t)是確知信號的傅氏頻譜，然后在分析m(t)是隨機信號時調幅信號的功率譜密度。可知7 設m(t)的頻譜為M(w），由傅氏變換的理論可得已調信號 AM的波形和相應的頻譜圖如下圖1 AM信號的時域波形及其頻譜可以看出，第一：AM的頻譜與基帶信號的頻譜呈線性關系，只是將基帶信號的頻譜搬移，并沒有產生新的頻譜成分，因此AM調制屬于線性

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

5、，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下：圖3.2.1 AM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 由上式可知，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 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。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7。因此，非相干解調一般只適用幅度調制（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

6、種電路。如下為串聯型包絡檢波器的具體電路。圖 3.3.1 AM信號的非相干解調原理當RC滿足條件時，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，即其中，。隔去直流后就得到原信號七FM信號調制原理頻率調制的一般表達式為： FM和PM非常相似，如果預先不知道調制信號的具體形式，則無法判斷已調信號是調頻信號還是調相信號。 圖 2.1直接調頻法圖 2.2間接調頻法圖（2-1）所示的產生調頻信號的方法稱為直接調頻法，圖（2-2）所示的產生調頻信號的方法稱為間接調頻法4。由于實際相位調制器的調節范圍不可能超出，因而間接調頻的方法僅適用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調制情形，而直接調頻則適用于寬帶調

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

8、1）載波波形（2）第一路語音Y1AM調制波形第二路語音Y2AM調制波形兩路語音Y12AM調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 一低通恢復信號波形一低通濾波器 二 低通恢復信號波形二第二部分 FM調制解調語音波形（1）語音波形（2）載波波形 （1）載波波形 （2）第一路語音Y1FM調制波形第二路語音Y2FM調制波形兩路語音Y12FM調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 一低通恢復信號 波形一低通濾波器 二低通恢

9、復信號 波形二程序代碼如下：1. AM調制代碼：>> %AMclear all;%讀取兩路語言信號x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%畫出兩路語言信號的波形圖：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%對語言信號x1進行雙音轉單音信號！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);xlabel(&

10、#39;時間'); ylabel('y11');title('語音波形（1）');%對語言信號x2進行雙音轉單音信號！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('時間'); ylabel('y22');title('語音波形（2）');%y11經過AM調制后的波形：%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');%下面計算兩個矩陣的大小！size(y1AM)size(y2AM)%計算AM合成波形y12AM=y1AM(1:293700 )+y2AM(1:293700);figure,plot(y12AM);title('y12AM疊加波形');%切比學夫1型數字帶通濾波器（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');%切比學夫1型數字帶通濾波器（

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)');%切比學夫1型數字低通濾波器（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('低通恢復信號 波形一');%切比學夫1型數字低通濾波器（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、'低通恢復信號 波形二');2.FM調制代碼：>> %FMclear all;%讀取兩路語言信號x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%畫出兩路語言信號的波形圖：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%對語言信號x1進行雙音轉單音信號！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);x

20、label('時間'); ylabel('y11');title('語音波形（1）');%對語言信號x2進行雙音轉單音信號！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('時間'); 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經過FM調制后的波形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經過FM調制后的波形1：freqdev=1000y2

22、FM=ammod(y22,Fc2,Fs2);subplot(2,1,1);%figure,plot(y2FM);title('y2FM波形');%下面計算兩個矩陣的大小！size(y1FM)size(y2FM)%計算FM合成波形y12FM=y1FM(1:293700 )+y2FM(1:293700);figure,plot(y12FM);title('y12FM疊加波形');%切比學夫1型數字帶通濾波器（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');%切比學夫1型數字帶通濾波器（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)');%切比學夫1型數字低通濾波器（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('低通恢復信號 波形一');%切比學夫1型數字低通濾波器（2）開始f_N=100000;f_p=50000;f_s=3200