通信原理实验

1、一、实验目的 掌握AM信号调制和解调基本原理。通过仿真，加深对AM系统的理解；锻炼运用所学知识，独立分析问题、解决问题的综合能力。二、 实验要求运用通信原理的基本理论和专业知识，对AM系统进行设计、仿真（仿真用程序实现），要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、相干解调之后信号的的波以及已调信号的功率谱密度。用matlab产生一个频率为1HZ、功率为1的余弦信源，设载波频率为10HZ，A=2，试画出：调制信号，AM、DSB、SSB信号，载波，解调信号及已调信号的功率谱密度。在信道中经过带通滤波器后各自加入功率为0.1的窄带高斯白噪声。三、实验原理AM调制就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之

2、随调制信号作线性变化的过程。在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移（精确到常数因子）。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。 解调方法利用相干解调。解调就是实现频谱搬移，通过相乘器与载波相乘来实现。相干解调时，接收端必须提供一个与接受的已调载波严格同步的本地载波，它与接受的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，得到原始的基带调制信号。 通过信号的功率谱密度的公式，得到功率谱密度。四、程序设计1.AM调制与解调信号clear all;close all;clc;dt=0.0001;t=0:dt:

3、1;fc=10;phi0=0;ct=cos(2*pi*fc*t+phi0); %载波信号fm=1;a0=2;mt0=cos(2*pi*fm*t+phi0);mt=a0+mt0 ; %调制信号+直流a0s_am=1.5*mt.*ct;figure(1)subplot(3,1,1),plot(t,mt),title(mt-调制信号+直流a0)subplot(3,1,2),plot(t,ct),title(ct-载波信号)subplot(3,1,3),plot(t,s_am),title(s_am-已调AM信号)m,n=size(s_am);%生成一个矩阵ni=sqrt(0.1).*randn(m,

4、n);%正态高斯分布函数s_am0=s_am+ni;figure(2)subplot(3,1,1),plot(t,ni),title(ni-高斯白噪声)subplot(3,1,2),plot(t,s_am0),title(s_am0=s_am+ni-已调AM信号+高斯白噪声)w1=2*dt*(fc-2*fm);w2=2*dt*(fc+2*fm);b,a=butter(4,w1,w2,bandpass);%设计带通滤波器s_am1=filter(b,a,s_am0);%过滤波器subplot(3,1,3),plot(t,s_am1),title(s_am1-AM信号进入带通滤波器)s_am2=a

5、bs(hilbert(s_am1);%取希尔伯特变换模值figure(3)subplot(3,1,1),plot(t,s_am2),title(s_am2-信号经包络检波后的波形)B=2*fm;wn3=2*dt*B;%隔直b,a=butter(4,wn3,low);s_am3=filter(b,a,s_am2);s_am4=s_am3-a0;subplot(3,1,2),plot(t,-s_am3),title(s_am3-解调后的信号)subplot(3,1,3),plot(t,-s_am4),hold on,title(解调后的信号与原调制信号比较)plot(t,mt0,r)dt=t(2)

6、-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X=fft(s_am); % 计算x的快速傅立叶变换XN=1/dt;F=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始figure(4)subplot(3,1,1),plot(f,abs(F),title(AM调制信号频谱图);xlim(0,fc*2);xlabel(Frequency);ylabel(|F(k)|)2.DSB调制与解调信号clear all;close all;clc;dt=0.0001;t=0:dt:1;fc=10;phi0=0;ct=co

7、s(2*pi*fc*t+phi0); %载波信号fm=1;a0=0;mt0=cos(2*pi*fm*t+phi0);mt=a0+mt0 ; %调制信号+直流a0s_am=1.5*mt.*ct;figure(1)subplot(3,1,1),plot(t,mt),title(mt-调制信号+直流a0)subplot(3,1,2),plot(t,ct),title(ct-载波信号)subplot(3,1,3),plot(t,s_am),title(s_am-已调信号)m,n=size(s_am);%生成一个矩阵ni=0.05*randn(m,n);%正态高斯分布函数,均值为0s_am0=s_am+

8、ni;figure(2)subplot(3,1,1),plot(t,ni),title(ni-高斯白噪声)subplot(3,1,2),plot(t,s_am0),title(s_am0=s_am+ni-已调信号+高斯白噪声)w1=2*dt*(fc-2*fm);w2=2*dt*(fc+2*fm);b,a=butter(4,w1,w2,bandpass);%设计带通滤波器，b，a是分子和分母s_am1=filter(b,a,s_am0);%过滤波器subplot(3,1,3),plot(t,s_am1),title(s_am1-DSB信号进入带通滤波器)s_am1=s_am0.*ct;%同步解调

9、subplot(3,1,3),plot(t,s_am1),title(s_am1-信号进入滤波器)b,a=cheby1(12,0.5,100/500);%切比雪夫滤波器s_am2=filter(b,a,s_am1);%过滤波器figure(3)subplot(3,1,1),plot(t,s_am2),title(s_am2-信号经相干解调后的波形)B=2*fm;wn3=2*dt*B;%隔直b,a=butter(4,wn3,low);s_am3=filter(b,a,s_am2);s_am4=s_am3-a0;subplot(3,1,2),plot(t,-s_am3),title(s_am3-解

10、调后的信号)subplot(3,1,3),plot(t,-s_am4),hold on,title(解调后的信号与原调制信号比较)plot(t,mt0,r)dt=t(2)-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X=fft(s_am); % 计算x的快速傅立叶变换XN=1/dt;F=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始figure(4)subplot(3,1,1),plot(f,abs(F),title(DSB调制信号频谱图);xlim(0,fc*2);xlabel(Frequency);y

11、label(|F(k)|)3.SSB调制与解调信号clear all;close all;clc;dt=0.0001;t=0:dt:1;N=length(t);fc=10;phi0=0;ct=cos(2*pi*fc*t+phi0); %载波信号fm=1;a0=0;mt0=cos(2*pi*fm*t+phi0);mt=a0+mt0 ; %调制信号+直流a0mt1=hilbert(mt,N);ct1=2*sin(2*pi*fc.*t);s_am=(mt.*ct-mt1.*ct1)/2; figure(1)subplot(3,1,1),plot(t,mt),title(mt-调制信号+直流a0)su

12、bplot(3,1,2),plot(t,ct),title(ct-载波信号)subplot(3,1,3),plot(t,s_am),title(s_am-已调SSB信号)m,n=size(s_am);%生成一个矩阵ni=0.05*randn(m,n);%正态高斯分布函数,均值为0，功率s_am0=s_am+ni;figure(2)subplot(3,1,1),plot(t,ni),title(ni-高斯白噪声)subplot(3,1,2),plot(t,s_am0),title(s_am0=s_am+ni-已调信号+高斯白噪声)w1=2*dt*(fc-2*fm);w2=2*dt*(fc+2*f

13、m);b,a=butter(4,w1,w2,bandpass);%设计带通滤波器，b，a是分子和分母s_am1=filter(b,a,s_am0);%过滤波器subplot(3,1,3),plot(t,s_am1),title(s_am1-SSB信号进入带通滤波器)s_am1=s_am0.*ct;%同步解调subplot(3,1,3),plot(t,s_am1),title(s_am1-信号进入滤波器)b,a=cheby1(12,0.5,100/500);%切比雪夫滤波器s_am2=filter(b,a,s_am1);%过滤波器%解调信号通过低通滤波器Rp=0.1;Rs=50;Wp=5/100

14、;Ws=10/100;n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);figure(3)subplot(3,1,1),plot(t,s_am2),title(s_am2-信号经相干解调后的波形)B=2*fm;wn3=2*dt*B;%隔直b,a=butter(4,wn3,low);s_am3=filter(b,a,s_am2);s_am4=s_am3-a0;subplot(3,1,2),plot(t,-s_am3),title(s_am3-解调后的信号)subplot(3,1,3),plot(t,-s_am4),hold on,title(解调后

15、的信号与原调制信号比较)plot(t,mt0,r)dt=t(2)-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X=fft(s_am); % 计算x的快速傅立叶变换XN=1/dt;F=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始figure(4)subplot(3,1,1),plot(f,abs(F),title(SSB调制信号频谱图);xlim(0,fc*2);xlabel(Frequency);ylabel(|F(k)|)五、实验结果及分析图1-5 AM调制信号由上图可以分析出：本实验基本完成了利用MATALAB实现SSB信号的调制与解调功能。调幅过程是原始频谱F(w)简单搬移，频谱包含两部分，载波分量和边带分量。A.AM波占用的带宽是消息带宽的2倍B.AM波幅度谱SAM(w)是对称的。图1-6 DSB调制信号由上图可以分析出：本实验基本完成了利用MATALAB实现SSB信号的调制与解调功能。由于AM信号中，载波分量并不携带