通信原理实验一.doc

HUNANHUNAN UNIVERSITYUNIVERSITY 通信原理 课程实验报告 题 目 模拟调制已调信号的波形和频谱 学生姓名 龙景强 学生学号 201308080228 专业班级 物联 2 班 指导老师 杜青松 通信原理 课程实验报告 第第 一一 页页 目目 录录 1 实验目的实验目的 2 2 实验要求实验要求 2 3 实验原理实验原理 2 3 1 AM 调制 2 3 2 DSB 解调 3 3 3 SSB 解调 3 3 4 FM 解调 4 4 实验方法与实验步骤实验方法与实验步骤 5 4 1 仿真基本参数 5 4 2 生成调制信号 5 4 3 生成载波信号 6 4 4 AM 调制 6 4 5 DSB 调制 7 4 6 SSB 调制 8 4 7 FM 调制 9 5 实验结果与分析实验结果与分析 10 5 1 调制信号波形和频谱 11 5 2 载波信号波形和频谱 12 5 3 AM 信号波形和频谱 13 5 4 DSB 信号波形和频谱 14 5 5 SSB 信号波形和频谱 14 5 6 FM 信号波形和频谱 15 6 心得与体会心得与体会 15 通信原理 课程实验报告 第第 0 0 页页 1 实验目的实验目的 1 通过实验深入理解常见模拟调制样式 AM DSB SSB FM 的调制原理及已调信号的波形和频谱 2 掌握绘制通信信号的频谱图形的方法 3 练习根据理论分析自行设计实验方法的能力 2 实验要求实验要求 1 用 Word 撰写实验报告 并提交电子文档 电子文档请发送 邮件到 sztxyl2010 2 实验原理必须论述清楚 3 实验报告中列出所有的 Matlab 源程序 4 实验报告上写上自己的学号和姓名 5 严禁抄袭 3 实验原理实验原理 3 1 AM 调制调制 m t sAM t Aocos ct 图 1 AM 调制模型 通信原理 课程实验报告 第第 1 1 页页 图 1 显示给出了 AM 调制的原理模型 从图中可知发送信号和直流分量叠加后 m t 0 A 乘以高频载波后即可形成 AM 调制信号 cos ct 具体时域表波形为 1 0 0 cos cos cos AMc cc stAm tt Atm tt 对应的频谱波形为 2 0 1 22 AMcccc A SfM ffM ffffff 3 2 DSB 调制调制 图 2 DSB 调制模型 DSB 调制器模型如图 2 所示 在幅度调制的一般模型中 若假设滤波器为全通网络 H W 1 调制信号 m t 中无直流分量 则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号 DSB 每当信源信号极性发生变化时 调制信号的相位都会发生一次突变 调制的目的就是进行频谱搬移 调制的目的就是进行频谱搬移 使有用的 低频信号搬移到高频上去 从而提高系统信息传输的有效性和可靠性 其时域和频域的表达式如下 3 3 SSB 调制调制 产生单边带信号的最简单方法 就是先产生双边带 然后让它通过一个边带滤波器 只传送双边带信号中的一个边带 这种产生单边带信号的方法称为滤波法 根据滤除方法 通信原理 课程实验报告 第第 2 2 页页 的不同 产生 SSB 信号的方法有 滤波法和相依法 滤波法即 SSB 信号的频域表示 产生 SSB 信号最直观的方法是 先产生一个双边带信号 然后让其通过一个边带滤波 器 滤除不要的边带 即可得到单边带信号 我们把这种方法称为滤波法 他是最简单也 是最常用的方法 错误 未找到引用源 为单边带滤波器的传输函数 若它具有如 下理想高通特性 则可以滤除下边带 保留上边带 USB 否则可以滤除上边带 保留下边带 LSB 因此 SSB 信 号的频谱可以表示为 滤波法的技术难点是边带滤波器的制作 因为实际滤波器都不具有 2 6 或 2 7 所描述的 理想特性 即在载频错误 3 4 FM 调制调制 调制信号的一般表达式为 cos mc s tAtt 式中 A 为载波的恒定振幅 为信号的瞬时相位 记为 ct t t 为相对于载波相位的瞬时相位偏移 是信号的瞬时角 t ct d dt ct t 频率 记为 而称为相对于载频的瞬时频偏 t d dtt c 所谓频率调制 FM 是指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化 mt 通信原理 课程实验报告 第第 3 3 页页 即 d dt f t K mt 试中 为调频灵敏度 f K 这时相位偏移为 代入角度调制信号的一般表达式 可 f tKm d 得调频信号为 cos FMcf stAtKmd 4 实验方法与实验步骤实验方法与实验步骤 本仿真利用 MATLAB 自带函数调制样式 AM DSB SSB FM 的调制原理及已调信号的波 形和频谱 4 1 仿真基本参数仿真基本参数 系统仿真前定义总时间 T 采样间隔 Ts 时间矢量 t 总采样点数 N 采样频率 Fs 和 频率矢量 具体如下 T T 20 20 仿真的总时间长度仿真的总时间长度 20s20s TsTs 0 0001 0 0001 采样时间间隔采样时间间隔 t t 0 Ts T 0 Ts T 定义时间矢量定义时间矢量 N N length t length t 得到总采样点数得到总采样点数 FsFs 1 Ts 1 Ts 采样频率采样频率 dfdf Fs N Fs N 计算频率分辨率计算频率分辨率 f f Fs 2 df Fs 2 df Fs 2 df Fs 2 df 定义频率矢量 频谱图的横坐标 定义频率矢量 频谱图的横坐标 4 2 生成调制信号生成调制信号 产生调制信号m t sin6 t 时域波形图显示的横坐标时间范围为0 1s 纵坐 标范围为 1 1V 1 1V 画出调制信号的时域波形图及其频谱图形 figure 1 figure 1 定义定义 1 1 号画图窗口号画图窗口 mtmt sin 6 pi t sin 6 pi t 产生调制信号产生调制信号 plot t mt gridplot t mt grid onon 画调制信号的时域波形图画调制信号的时域波形图 通信原理 课程实验报告 第第 4 4 页页 axis 0axis 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压电压 V V title title 调制信号调制信号 m t sin6 t m t sin6 t figure 2 figure 2 fmtfmt fft mt fft mt fmtfmt fftshift fmt fftshift fmt fmtfmt abs fmt abs fmt plot f fmt gridplot f fmt grid onon minF min abs fmt minF min abs fmt maxF max abs fmt maxF max abs fmt axis 10axis 10 1010 minFminF maxF maxF xlabel xlabel 频率频率 Hz Hz ylabel ylabel 频率幅度值频率幅度值 title title 调制信号幅频特性调制信号幅频特性 4 3 产生载波信号产生载波信号 产生载波信号 c t cos120 t 要求显示的横坐标时间范围为 0 1s 纵坐标 范围为 1 1V 1 1V 画出载波信号的时域波形图 figure 3 figure 3 mtmt cos 120 pi t cos 120 pi t plot t mt gridplot t mt grid onon axis 0axis 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压值电压值 V V title title 载波信号载波信号 c t cos120 t c t cos120 t 4 4 AM 调制调制 对调制信号进行AM调制 产生AM已调制信号Sam t A0 m t c t 自行选 择的值 使得已调信号不产生过载 画出AM已调信号的时域波形图及频谱图 figure 4 figure 4 A0 1 5 A0 1 5 mtmt A0 sin 6 pi t cos 120 pi t A0 sin 6 pi t cos 120 pi t plot t mt gridplot t mt grid onon axis 0axis 0 1 1 2 5 2 5 2 5 2 5 xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压电压 V V 通信原理 课程实验报告 第第 5 5 页页 title title AM AM 已调信号已调信号 s t A0 sin6 t cos120 t s t A0 sin6 t cos120 t figure 5 figure 5 fmtfmt fft mt fft mt fmtfmt fftshift fmt fftshift fmt fmtfmt abs fmt abs fmt plot f fmt gridplot f fmt grid onon minF min abs fmt minF min abs fmt maxF max abs fmt maxF max abs fmt axis 65axis 65 6565 minFminF maxF maxF xlabel xlabel 频率频率 Hz Hz ylabel ylabel 频率幅度值频率幅度值 title title AM AM 已调信号幅频特性已调信号幅频特性 4 5 DSB 调制调制 对调制信号进行DSB调制 产生DSB已调制信号SDSB t m t c t 画出DSB 已调信号的时域波形图及频谱图 figure 6 figure 6 mtmt sin 6 pi t cos 120 pi t sin 6 pi t cos 120 pi t plot t mt gridplot t mt grid onon axis 0axis 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压电压 V V title title DSB DSB 已调信号已调信号 s t sin6 t cos120 t s t sin6 t cos120 t figure 7 figure 7 fmtfmt fft mt fft mt fmtfmt fftshift fmt fftshift fmt fmtfmt abs fmt abs fmt plot f fmt gridplot f fmt grid onon minF min abs fmt minF min abs fmt maxF max abs fmt maxF max abs fmt axis 65axis 65 6565 minFminF maxF maxF xlabel xlabel 频率频率 Hz Hz ylabel ylabel 频率幅度值频率幅度值 title title DSB DSB 已调信号幅频特性已调信号幅频特性 4 6 SSB 调制调制 对调制信号进行SSB调制 产生SSB已调制信号SSSB t 画出SSB已调信号的 时域波形图及频谱图 通信原理 课程实验报告 第第 6 6 页页 figure 8 figure 8 mt1mt1 sin 6 pi t sin 6 pi t mt2mt2 cos 6 pi t cos 6 pi t ct1ct1 cos 120 pi t cos 120 pi t ct2ct2 sin 120 pi t sin 120 pi t mtmt 0 5 mt1 ct1 0 5 mt2 ct2 0 5 mt1 ct1 0 5 mt2 ct2 plot t mt gridplot t mt grid onon axis 0axis 0 1 1 0 5 0 5 0 5 0 5 xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压电压 V V title title SSB SSB 上单边带已调信号上单边带已调信号 figure 9 figure 9 fmtfmt fft mt fft mt fmtfmt fftshift fmt fftshift fmt fmtfmt abs fmt abs fmt plot f fmt gridplot f fmt grid onon minF min abs fmt minF min abs fmt maxF max abs fmt maxF max abs fmt axis 65axis 65 6565 minFminF maxF maxF xlabel xlabel 频率频率 Hz Hz ylabel ylabel 频率幅度值频率幅度值 title title SSB SSB 上单边带已调信号幅频特性上单边带已调信号幅频特性 4 7 FM 调制调制 对调制信号进行FM调制 产生FM已调制信号SFM t 画出FM已调信号的时 域波形图及频谱图 figure 10 figure 10 kfkf 50 50 fcfc 60 60 mtmt sin 6 pi t sin 6 pi t int m zeros 1 length t int m zeros 1 length t forfor i 1 length t 1i 1 length t 1 int m i 1 int m i mt i Ts int m i 1 int m i mt i Ts endend st cos 2 pi fc t 2 pi kf int m st cos 2 pi fc t 2 pi kf int m plot t st gridplot t st grid onon minS min st minS min st maxS max st maxS max st 通信原理 课程实验报告 第第 7 7 页页 axis 0axis 0 1 1 minSminS maxS maxS xlabel xlabel 时间时间 s s ylabel ylabel 电压值电压值 V V title title FM FM 已调信号已调信号 figure 11 figure 11 fmtfmt fft st fft st fmt fmt fftshift fmt fftshift fmt fmtfmt abs fmt abs fmt plot f fmt plot f fmt gridgrid onon minF min abs fmt minF min abs fmt maxF max abs fmt maxF max abs fmt axis 200axis 200 200200 minFminF maxF maxF xlabel xlabel 频率频率 Hz Hz ylabel ylabel 频率幅度值频率幅度值 title title FM FM 已调信号幅频特性已调信号幅频特性 5 实验结果与分析实验结果与分析 5 1 调制信号调制信号 m t sin6 t 波形和频谱波形和频谱 图 5 1 调制信号时域波形 时域波形图显示的横坐标时间范围为 0 1s 纵坐标范围为 1 1V 1 1V 通信原理 课程实验报告 第第 8 8 页页 图 5 2 调制信号的频