通信原理课程设计-AM系统仿真.doc

齐鲁工业大学通信原理设计报告院系名称 电气学院 学生姓名 学生学号 20100203 专业班级 电子10-1 指导教师 二一三年 6月 16 日 AM系统仿真一.课程设计目的1本课程设计课题主要研究模拟系统AM调制与解调的设计和实现方法。2通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：掌握模拟系统AM调制与解调的原理及实现方法。3.掌握模拟系统AM调制与解调的设计方法；4 掌握熟悉MATLAB应用，进一步锻炼应用Matlab进行编程仿真的能力；二.课程设计要求 1掌握课程设计的相关知识、概念清晰。2程序设计合理、能够正确运行。三.AM调制解调点路基本原理3.1振幅调制电路3.1.1振幅调制AM调制也称普通调幅波，已调波幅度将随调制信号的规律变化而线性变化，但载波频率不变。设载波是频率为c的余弦波： uc(t)=Ucmcosct, 调制信号为频率为的单频余弦信号，即U(t)=Umcost(c),则普通调幅波信号为:uAM(t)= (Ucm+kUm cos t)cosct = Ucm(1+Macost)cosct （1）式中：MakUm/Ucm，称为调幅系数或调幅度AM调制信号波形如图1所示：图1.普通调幅波形显然AM波正负半周对称时：MaUcmUmaxUcm UcmUmin，调幅度为：Ma=( UmaxUcm )Ucm =( UcmUmin )Ucm。Ma0时，未调幅状态Ma1时，满调幅状态（100），正常Ma值处于01之间。Ma1时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，会产生失真，称为过调幅现象。所以，普通调幅要求Ma必须不大于1。图2所示为产生失真时的波形。图2.Ma1时的过调制波形3.1.2 振幅调制电路的组成模型从调幅波的表达式（1）可知，在数学上调幅电路的组成模型，可以由一个相乘器和一个相加器组成。如图3所示：图3.低电平调幅原理图3.2振幅解调电路3.2.1包络检波原理振幅解调是振幅调制的逆过程，从频谱的角度看就是将有用信号从高频段搬到低频段。而要完成频谱搬移（有新频率产生），电路中必须要有非线性器件。一般情况下，AM波采用包络检波即峰值检波的方式实现解调。即包络检波就是从AM波中还原出原调制信号的过程。设输入普通调幅信号uAM（t）如（1）式所示，图4中非线性器件工作在开关状态，则非线性器件输出电流为：io(t)=guAM(t)K1（ct）=gUcm(1+Macost)cosct式中： g非线性器件伏安特性曲线斜率。可见io中含有直流，c，c以及其它许多组合频率分量，其中的低频分量是gUm(1+Mscost)。用低通滤波器取出io中这一低频分量，滤除c-及其以上的高频分量，就可以恢复与原调制信号U（t）成正比的单频信号了。图4.包络检波原理图图4中（a）图为包络检波电路的组成模型，（b）图则为包络检波还原信号的波形变化过程和频谱的变化情况。四.试验程序及仿真波形1试验程序clearclccloseall;t=0:0.01:2*pi; y0=2(1/2)*cos(2*pi*t); y1=(2+2(1/2)*cos(2*pi*t);%信源频率为1Hz的余弦y2=cos(2*pi*10*t);%载波10Hzy3=y1.*y2;%已调信号y4=y3.*y2;%同步解调，与载波相乘figure(1); b,a=cheby1(12,0.5,100/500);%切比雪夫滤波器y5=filter(b,a,y4);%滤波y6=y5*2;figure(1);subplot(5,1,1); plot(y0);%画出信源的图形title(余弦信号);subplot(5,1,2); plot(y2);%画出载波图形title(载波信号);subplot(5,1,3); plot(y3);%画出已调信号的信号图形title(调制信号);subplot(5,1,4);plot(y4); title(相干解调信号);subplot(5,1,5); plot(y5);%画出解调信号的图形title(解调信号);N=100;t=0:0.01:1;T=1; Pxx=(abs(fftshift(fft(y5).2)/T);f=-length(Pxx)/2:length(Pxx)/2-1figure(2);plot(f,Pxx); title(解调信号的功率谱密度);xlabel(频率);ylabel(功率（dB）);gridon;2仿真波形及分析 见下页第一个基带余弦信号，第二个为载波信号，第三个为调制信号，可以看出调制信号幅度随基带信号的幅度变化而变化。第四个为相干解调信号，可以看出其中含有高频信号。第五个为通过低通滤波器后的信号，可以看出和基带信号基本保持一致。五.结果分析及改进1.结果分析本设计圆满的完成了对AM信号实现调制与解调，与课题的要求十分相符；也较好的完成了对AM信号的时域分析，通过fft变换，得出了调制信号和解调信号的频谱图；在滤波这一部分，课题主要是从巴特沃斯滤波器入手来设计低通滤波器等入手，实现了预期的滤波效果。在设计FIR低通滤波器的时候，通带边界频率设定为载波信号频率Fp=f，阻带截止频率Fs=f+20,采样频率Ft=8f；在设计IIR低通滤波器的时候，通带边界频率设定为Fp=f-50，阻带截止频率Fs=f，采样频率Ft=10f。这样设定后，在改变载波信号频率的时候就有可能使滤波器无法进行正常的滤波，从而得不到正确的结果。载波频率f可以选的高一些，在设计的时候时间采样t的间隔就要大一些。2.改进建议（1）、信号的幅度调制一般有欠调制，调制和过调制等不同状态，在本实验中，可利用matlab工具仿真实现不同状态的调制信号，可以验证调幅系数对调制状态的影响。（2）、通过一个设计题目分别采用不同类型的调制信号进行仿真，至少给出两种以调制信号源，同时用理论推导和实验验证两种方法来理解抑制的幅度调制。六.感想与心得本次课程设计，是对平时所学知识的检验和扩展，是一个较好的理论接触实际的机会。在完成本次课程设计的过程中，遇到的难题也是比较多的，但是在经过想老师和同学的请教以及查阅相关的书籍资料，顺利完成了课程设计任务，锻炼了我独立解决问题的能力。通过本次课程设计，不仅锻炼了我的计算机应用能力，使我对MATLAB软件的基本应用有了进一步的理解和认识，对软件的操作也更为熟练，也使我懂得了要将平时的理论知识应用到实际中区并非易事，是需要很多努力的，除此之外，还让我明白了如何积极主动的学习以及自我学习的一些方法，培养了自我学习的兴