AM 调制 解调 仿真.doc

实践周学习报告摘 要 本题目用Matlab中的建模仿真工具Simulink对通信原理实验进行仿真。实验内容为模拟信号的线性调制解调(AM)过程。文中讲述了Matlab 的基础知识、Simulink 仿真操作方法以及在通信系统中的应用，对被仿真实验的基本原理也进行了简要介绍。 通过本设计对构造通信原理虚拟实验室这一课题进行了初步的探索。关键词 Simulink；MATLAB； 噪声;AM调制解调 1引 言 本实践周开设的通信仿真课程为软件仿真，利用matlab中的建模仿真工具Simulink对通信原理实验进行仿真。随着通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为必不可少的一部分，电子设计自动化EDA 技术已成为电子设计的潮流。随着信息技术的不断发展，电子EDA 仿真技术也在突飞猛进之中。涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbeench、Protel、Systemview、Matlab等。许多知名IT企业其实在产品开发阶段也是应用仿真软件进行开发。虚拟实验技术发展迅速，应用领域广泛，一些在现实世界无法开展的科研项目可借助于虚拟实验技术完成，例如交通网的智能控制、军事上新型武器开发等。1.1目的（1）熟悉MATLAB、Simulink软件环境及使用方法，包括函数、原理和方法的应用。（2）熟悉AM 信号的调制及相干解调过程。（3）增强在通信系统设计方面的动手能力与自学能力。（4）锻炼自主学习能力，增强分析问题、解决问题的能力。1.2步骤（1）产生AM调制信号， ；（2）对信号进行调制，产生调制信号；（3）绘制调制及解调时域图、频谱图；（4）改变采样频率后，绘制调制及解调信号的时域图、频谱图；（5）加上高斯噪声，绘制调制及解调的时域图和频谱频图，分析噪声对调制信号和解调信号的影响。2 . 理论与方法AM调制与解调任意的AM 已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)，当m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ct+0)，且A0不等于0 时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= A0 +f(t) cos(ct+0)其中A0是外加的直流分量，f(t)是调制信号AM信号可用相干解调和包络检波两种方法解调，若用不同的方法解调，解调器输出端将可能有不同的信噪比。实际中，AM信号的解调器通常采用简单的包络解调法，此时解调器为一线性包络检波器，它的输出电压正比于输入信号的包络变化。参数设置为，将滤波频率设为与调制信号相同的频率，即相干频率，再通过低通滤波器，则可恢复出原调制信号。3 .设计方案3.1 利用Scope 观察对比输入、输出信号Simulink 实现如图：3.2 参数设置信号源的幅度为分别为a=1 和 a=0.5，频率为2*1000 rad/s。载波的幅度为1，频率为rad/s(10Hz)。相干本地载波的幅度为1，频率为2*10000rad/s；直流分量为常数1；示波器输入信号个数为6个;为了尽快查看结果，设置仿真始末时间为0到2秒。步长及算法，这些参数在Simulink菜单下的“Parameters”命令中设置，采用默认设置。3.3 观察仿真结果左边为调制信号幅度为1，右边为调制信号幅度为2.第一路为余弦信号；第二路为载波（相干信号）；第三路已调信号；第四路为加入高斯白噪声后的已调信号；第五路为解调信号；第六路为加入白噪声的已调信号解调后的信号。Zoom-x-axis之后便于观察信号变化。4 .结论与分析4.1结论与分析1）由波形可明显看出，调制信号幅度分别为1和0.5时有明显不同。a=1时，已调信号处于临界调制状态；a=0.5时，已调信号处于欠调制状态。2）可以观察出，解调过程能够还原出原调制信号，还原出的调制幅度幅度和原调制信号幅度相等。3）加入高斯白噪声后，观察波形可得出，高斯白噪声对调制解调信号的影响都不大。4）频谱分析为余弦信号的频谱为已调信号的频谱为加入高斯白噪声后的已调信号解调信号的频谱为加入高斯白噪声后的已调信号解调出的信号采样频率为0.01采样频率为0.001采样频率为0.0001分析：由频谱图看观察到，频率采样率较低时，高斯白噪声对调制和解调信号的频谱影响明显。随着采样率提高，高斯白噪声对调制信号频谱影响变得非常小。42出现的问题及解决方法（分析）simulink使用上的问题起初使用simulink中的scope观察信号波形时，波形x轴过于密集，不便于观察。经过摸索和与他人讨论，学会了使用Zoom-x-axis按钮，熟悉了simulink用法。参数设置问题起初用scope观察波形时，波形有明显的错误，经过检查，发现滤波器的参数设置错误，本应设为相干频率却设置成了载波频率。这说明了实验考研人的细心和耐心，需要小心谨慎、细致认真，并且能够锻炼人的发现问题解决问题的能力。频谱分析出现的问题使用Spectrum scope观察频谱时，出现报错。经过请教同学得知了，频谱分析直签应该加上zero-order-hold把连续信号离散化，并且将overlap参数设为0。经过设置最终得到波形。5 结束语通过本次开设的仿真课程，我熟悉了Matlab 下用Simulink 进行通信仿真的过程，对一些过去没有弄懂或认识模糊的概念、理论有了正确的认识，为以后的工作和学习打下基础。本实验所仿真的内容都是通信仿真中非常基础的实验，通过对这些实验的演示，可帮助学生把一些抽象的概念、原理具体化，进而加深对这些概念、原理的理解。总的来说，通过此次实践周不仅对原来通信原理知识得到了巩固，而且还学会了许多原来不会的东西，所以这次的实践周对我的帮助很大。参考文献1樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯. 通信原理. 国防工业出版社，20072黄文梅，熊桂林，杨勇. 信号分析与处理. 国防科技大学出版社，2000 3韩利竹，王华. MATLAB电子仿真与应用. 国防工业出版社，20034谢沅清，邓刚. 通信电子电路. 电子工业出版社，2005附录1：FM调制源程序清单 %程序名称：FM.m%程序功能：调用函数modulate实现FM的调制%程序作者：罗亚明%最后修改时间：2007-1-18%程序代码fc = 150; %载波频率fs = 800; %采样频率t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号plot(t,x); %调制信号时域图xlabel(t);ylabel(x);axis(0 0.15 -1 1)a=fft(x,1024); %对x进行傅利叶变换f=(0:length(a)-1)*fs/length(a) -fs/2;figureplot(f,abs(a); %调制信号频谱图xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(powerSpectrum(x); %频率谱能量y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号plot(t,y) %FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y);axis(0 0.15 -1 1);b=fft(y,1024); %对y进行傅利叶变换f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;figureplot(f,abs(b); %FM信号频谱图xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(Power Spectrum(y); %频率谱能量附录2：FM调制源程序清单 %程序名称：FM.m%程序功能：调用函数modulate实现FM的调制%程序作者：罗亚明%最后修改时间：2007-1-18%程序代码fc = 150; %载波频率fs = 400; %采样频率t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号plot(t,y); %FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y);axis(0 0.15 -1 1);b=fft(y,1024); %对y进行傅利叶变换f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;figureplot(f,abs(b); %FM信号频谱图xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(Power Spectrum(y); %频率谱能量fc = 150; %载波频率fs = 1000; %采样频率t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号plot(t,y); % FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y);axis(0 0.15 -1 1);b=fft(y,1024); %对y进行傅利叶变换附录3：FM调制源程序清单%程序名称：FM.m%程序功能：调用函数modulate实现FM的调制%程序作者：罗亚明%最后修改时间：2007-1-18%程序代码f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;figureplot(f,abs(b); %FM信号频谱图xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(Power Spectrum(y); %频率谱能量fc = 150; %载波频率fs = 800; %采样频率t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号y1 = y + awgn(y,1,0); % FM信号加入噪声plot(t,y1); %FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y);axis(0 0.15 -1 1);b=fft(y1,1024); %对y进行傅利叶变换f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;figureplot(f,abs(b); %FM信号频谱图xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(Power Spectrum(y); %频率谱能量fc = 150; %载波频率fs = 800; %采样频率附录4：FM调制源程序清单 %程序名称：FM.m%程序功能：调用函数modulate实现FM的调制%程序作者：罗亚明%最后修改时间：2007-1-18%程序代码t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号y1 = y + awgn(y,10,0); %FM信号加入噪声plot(t,y1); %FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y);axis(0 0.15 -1 1);b=fft(y1,1024); %对y进行傅利叶变换f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;figureplot(f,abs(b); %FM信号信号频谱xlabel(Frequence(Hz); %频率分量ylabel(Power Spectrum(y); %频率谱能量fc = 150; %载波频率fs = 800; %采样频率t = (0 :0.001:0.15); %时间区域x = sin(2*pi*30*t); %输入信号y = modulate(x,fc,fs,FM); %调制信号y1 = y + awgn(y,20,0); %FM信号加入噪声plot(t,y1); %FM信号时域图xlabel(t(s);ylabel(y); axi