基于Matlab的AM振幅调制及解调仿真

1、目录摘要：21实验原理41.1调制41.2调幅电路分析42 MATLAB仿真52.1 载波信号52.1.1 仿真程序52.1.2仿真波形62.2调制信号62.2.1 仿真程序62.2.2仿真波形72.3 AM调制82.3.1 仿真程序82.3.2仿真波形92.4 AM波解调（包络检波法）92.4.1 仿真程序92.4.2仿真波形102.5 AM波解调（同步乘积型检波法）112.5.1 仿真程序112.5.2仿真波形122.6 AM波的功率142.6.1 仿真程序142.6.2仿真波形152.7 调制度m对AM调制的影响152.7.1 仿真程序152.7.2仿真波形173结果分析：184总结：1

2、9基于Matlab的AM振幅调制及解调仿真摘要：本课程设计主要是为了进一步理解AM调制系统的构成及其工作原理，并能通过matlab软件来实现对AM调制系统的仿真，且通过对各个元件的参数进行不同的设置，来观察系统中各个模块的输出波形。在课程设计中，我们将用到matlab仿真平台，学习AM调制原理，AM调制就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之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。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。通过相干解调，通过低通滤波器得到解调信号。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

3、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。利用Matlab仿真建立AM调制的系统模型，用Matlab仿真程序画出调制信号、载波、已调信号、相干解调之后信号的波形以及功率频谱密度，分析所设计系统性能。关键字：AM调制，解调，Matlab仿真，滤波Abstract: This course is designed primarily to further understanding of the composition and working principle of AM modulation system , and through matlab

4、software to achieve the AM modulation system simulation , and the parameters of the various components through different settings , to observe the system output waveforms of respective modules. Curriculum design, we will use matlab simulation platform , learning AM modulation principle , AM modulati

5、on is controlled by the modulation signal to the amplitude of the high frequency carrier , making the process with the modulated signal as a linear change. On the waveform , the amplitude of the amplitude modulated signal is a baseband signal with the law and is proportional to the change . Demodula

6、tion method using coherent demodulation. Demodulation is to move the spectrum , multiplied by multiplication with the carrier to achieve. By coherent demodulation , a demodulated signal obtained through the low -pass filter. The coherent demodulation , the receiver must be provided with a local carr

7、ier wave modulated carrier received strict synchronization , after it is multiplied with the received modulated signal , the low pass filter to remove low frequency components to get the original modulating baseband signal . Create a system model simulation using Matlab AM modulation , using Matlab

8、simulation program to draw modulated signal carrier modulated signal waveform signal after coherent demodulation and the power spectral density analysis of the design of the system performance.Keywords: AM modulation, demodulation, Matlab simulation, filter1实验原理1.1调制所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再

9、由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。设正弦载波为：c(t)=Acos(ct+0)式中，A为载波幅度，为载波频率，0为载波初始相位（通常假设0=0）,调制信号（基带信号）为m(t)。根据调制的定义，振幅调制信号（已调）一般可表示为： Sm(t)=Am(t)cosct。设调制信号m(t)的频谱为M()，则已调信号的频谱为： Sm

10、()=A2M+cc+M(-c)。1.2调幅电路分析标准调幅波（AM）产生原理调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号）这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。设载波信号的表达式为：cosct，调制信号的表达式为：mt=Amcost则调幅信号的表达式为：SAm(t)=A0+m(t)cosct。2 MATLAB仿真2.1 载波信号2.1.1 仿真程序functio

11、n = Zaiboxinhao()U1=5; %载波幅值为5f1=3000; %载波频率为3000t=-1:0.00001:1; % t扫描范围为-1到1w1=2*pi*f1; %载波信号角频率u1=U1*cos(w1*t); %载波信号表达式figure(1); %新建一个图形窗口1subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当 前图形窗口 plot(t,u1); %绘制载波信号波形xlabel('t');ylabel('u1'); %横坐标为t，纵坐标显示为u1title('载波信号波形'); %标题为载波信号波形ax

12、is(0,0.01,-10,10); %设置显示范围Y1=fft(u1); %对u1进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y1); %绘制Y1的图形xlabel('w');ylabel('Y1'); %横坐标为w，纵坐标显示为Y1title('载波信号频谱'); %标题为载波信号频谱axis(5800,6200,0,600000); %设置显示范围2.1.2仿真波形2.2调制信号2.2.1 仿真程序function =Tiaozhixinhao()U2=3; f2=3; t=-1:0.

13、00001:1; %t扫描范围为-1到1w2=2*pi*f2; u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %调制信号表达式figure(2); %新建一个图形窗口2subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当前图形窗口 plot(t,u2); %绘制载波信号波形xlabel('t');ylabel('u2'); %横坐标为t，纵坐标显示为u2title('调制信号波形'); %标题为调制信号波形axis(0,1,-15,15); %设置显示范围Y2=ff

14、t(u2); %对u2进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y2); %绘制Y2的图形xlabel('w');ylabel('Y2'); %横坐标为w，纵坐标显示为u1title('调制信号频谱'); %标题为载波信号频谱axis(0,250,0,2000000); %设置显示范围2.2.2仿真波形2.3 AM调制2.3.1 仿真程序function =Tiaozhi()t=-1:0.00001:1; %t扫描范围-1到1U1=5; %载波信号幅度U2=3;f1=3000; %载波信号

15、频率f2=3;m=0.1; %调制度为0.1 w1=2*pi*f1; %载波信号角频率w2=2*pi*f2;u2=1.2*U2*cos(w2*t)+U2*cos(2*w2*t)+1.8*U2*cos(3*w2*t); %调制信号u3=U1*(1+m*u2).*cos(w1)*t); %AM已调信号figure(3); %新建一个图形窗口3subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当前图形窗口 plot(t,u3); %绘制已调信号波形xlabel('t');ylabel('u3'); %横坐标为t，纵坐标显示为u3title('

16、已调信号波形'); %标题为已调信号波形axis(0,1,-15,15); %设置显示范围Y3=fft(u3); %对u3进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y3); %绘制Y3的图形xlabel('w');ylabel('Y3'); %横坐标为t，纵坐标显示为u3title('已调信号频谱'); %标题为已调信号频谱axis(5900,6100,0,600000); %设置显示范围2.3.2仿真波形2.4 AM波解调（包络检波法）2.4.1 仿真程序function =Ji

17、etiao1()%经过AM调制产生已调信号u3env=abs(hilbert(u3); %找出已调信号的包络 u4=18*(env-U1)*m; %去掉直流分量并重新缩放figure(4); %新建一个图形窗口4subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当前图形窗口 plot(t,u4); %绘制解调波形xlabel('t');ylabel('u4'); %横坐标为t，纵坐标显示为u4title('AM已调信号的包络检波波形') %标题为AM已调信号的包络检波波形axis(0,1,-15,15); %设置显示范围Y4=f

18、ft(u4); %对u4进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y4); xlabel('w');ylabel('Y4'); title('AM已调信号的包络检波频谱'); %标题为AM已调信号的包络检波频谱axis(0,250,0,2000000); %设置显示范围2.4.2仿真波形2.5 AM波解调（同步乘积型检波法）2.5.1 仿真程序function =Jietiao2()%经过AM调制产生已调信号u3u5=u3.*cos(w1*t); %滤波前的解调信号 figure(5);

19、%新建图形窗口5subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当前图形窗口 plot(t,u5); %绘制滤波前的解调信号波形xlabel('t');ylabel('u5'); %横坐标为t，纵坐标显示为u5title('滤波前的解调信号波形'); %设置标题Y5=fft(u5); %对u5进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y5); %绘制Y5的波形 xlabel('w');ylabel('Y5'); title('滤波

20、前的解调信号频谱'); axis(187900,188100,0,600000); %低通滤波器f1=100;f2=200; %待滤波信号频率fs=2000; %采样频率m=(0.3*f1)/(fs/2); %定义过度带宽M=round(8/m); %定义窗函数的长度N=M-1; %定义滤波器的阶数b=fir1(N,0.5*f2/(fs/2); %使用fir1函数设计滤波器 %输入的参数分别是滤波器的阶数和截止频率figure(6) %新建图形窗口6h,f=freqz(b,1,512); %滤波器的幅频特性图 %H,W=freqz(B,A,N)当N是一个整数时函数返回N点的频率向量和幅

21、频响应向量plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h) %参数分别是频率与幅值xlabel('频率/赫兹');ylabel('增益/分贝');title('滤波器的增益响应');gridu6=filter(b,1,u5); %滤波后的解调信号 figure(7); %新建图形窗口7subplot(2,1,1); %将图形窗口一分为二，并把第一个作为当前图形窗口plot(t,u6); %绘制滤波后的解调信号波形xlabel('t');ylabel('u6'); title('滤波后的解调信

22、号波形');Y6=fft(u6); %对u6进行傅里叶变换subplot(2,1,2); %将第二个子图形窗口作为当前图形窗口plot(abs(Y6); %绘制Y6的波形 xlabel('w');ylabel('Y6'); title('滤波后的解调信号频谱'); axis(0,250,0,600000);2.5.2仿真波形2.6 AM波的功率2.6.1 仿真程序function =Gonglv()m=0:0.01:1; %调制度扫描范围Ucm=5; %载波信号幅值 RL=1000; %负载电阻Pc=1/2*Ucm*Ucm/RL; %负载

23、上消耗的载波功率 Pu=(1/2*m*Ucm).*(1/2*m*Ucm)/(2*RL); %上边频分量所消耗的平均功率Pl=Pu; %下边频分量所消耗的平均功率PAM=Pc+Pu+Pl; %在调制信号的一个周期内，调幅信号的平均总功率e=(Pu+Pl)./PAM; %双边带总功率与平均总功率之比 figure(8); %新建一个图形窗口8plot(m,e); %做出m与e的关系曲线xalbel（调制度m）； % 设定横纵坐标显示yxabel（双边带总功率与平均总功率之比）； grid on 2.6.2仿真波形2.7 调制度m对AM调制的影响2.7.1 仿真程序function =m_yingx

24、iang()t=-1:0.00001:1; %t扫描范围-1到1U1=4; %载波信号幅度U2=2; %调制信号幅度f1=3000; %载波信号频率f2=3; %调制信号频率m1=0; %调制度为0m2=0.4; %调制度为0.3m3=0.7; %调制度为0.6m4=1; %调制度为1m5=1.3; %调制度为1.3m6=3; %调制度为3u1=U1*(1+m1.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为0的调制信号u2=U1*(1+m2.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为0.4的调制信号u3=U1*(1+m3.*co

25、s(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为0.7的调制信号u4=U1*(1+m4.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为1的调制信号u5=U1*(1+m5.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为1.3的调制信号u6=U1*(1+m6.*cos(2*pi*f2*t).*cos(2*pi*f1*t); %调制度为3的调制信号figure; %新建一个图形窗口subplot(3,2,1) %将图形窗口1分为6，并把第一个作为当前图形窗口 plot(t,u1); %绘制调制度为0时的波形xlabel

26、('t');ylabel('u1');title('m=0时AM调制信号');axis(0,1,-10,10);grid on;subplot(3,2,2) %将第2个子图形窗口作为当前图形窗口plot(t,u2); %绘制调制度为0.4时的波形xlabel('t');ylabel('u2');title('m=0.4时AM调制信号'); grid on;subplot(3,2,3) %将第3个子图形窗口作为当前图形窗口plot(t,u3); %绘制调制度为0.7时的波形xlabel('t&

27、#39;);ylabel('u3'); title('m=0.7时AM调制信号'); grid on;subplot(3,2,4) %将第4个子图形窗口作为当前图形窗口plot(t,u4); %绘制调制度为1时的波形xlabel('t');ylabel('u4');title('m=1时AM调制信号'); grid on;subplot(3,2,5) %将第5个子图形窗口作为当前图形窗口plot(t,u5); %绘制调制度为1.3时的波形xlabel('t');ylabel('u5'

28、);title('m=1.3时AM调制信号'); grid on;subplot(3,2,6) %将第6个子图形窗口作为当前图形窗口plot(t,u6); %绘制调制度为3时的波形xlabel('t');ylabel('u6');title('m=3时AM调制信号'); grid on;2.7.2仿真波形3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，通过傅里叶变换，得出了调制信号和解调信号的频谱图；在这次大作业里，我们首先将载波的幅值设为5，其频率设为3000 ，再将调制度设为0.1，对有用信号进行调制，得出相应波形，然后采用了两种检波的方法对已经调制的波形进行解调，这两种