通信原理AM protues和MATLAB仿真实现2014

1、2012级电子信息工程专业答辩报告姓名学号成绩通信原理一、 AM调制解调Proteus和Matlab仿真与实现1 AM调制原理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.普通调幅波形从调幅波的表达式（1）可知，在数学上调幅电路的组

2、成模型，可以由一个相乘器和一个相加器组成。如图2所示：图2.低电平调幅原理图2 AM解调原理图3 AM解调模型图3显示AM解调的数学模型。解调端信道输出信号乘以跟发送端同频同相的高频载波后，经低通滤波器提取低频分量，即可得到原始的基带信号。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。AM波采用的解调电路为包络检波电路。包络检波电路通常采用二极管和RC滤波网络组成，为了使二极管峰值包络检波器能正常工作,

3、 避免失真, 实验过程中将普通二极管检波电路做了一些改进，因而实验选取的电路如图4所示。要求必须根据输入调幅信号的工作频率与调幅指数以及实际负载RL, 正确选择二极管和R1、R2和C、Cc的值。此次实验各元件的参数如下：C=0.01F，R1=1k，R2=5k，Cc=47F，RL=10k图4.改进后的二极管峰值包络检波器3 Proteus仿真效果如下3.1输入信号的参数载波信号U1：8V，25kHz；调制信号U2：1V，600Hz。此电路以单片MC141596为基础的模拟乘法器电路。单击开始按钮，弹出示波器显示窗格，调整周期与各幅值使各波形清新可见。仿真结果如下图所示，各波形从上到下依次为：解调

4、信号Uo，调制信号uAM(t)，输入信号U2，输入信号U1。然后缓慢调节滑动变阻器，观察各波形的变化情况，发生失真时的波形记录如下图产生失真的原因：调制度：MakUm/Ucm 由调制指数的意义可知，若ma>1，即调制信号的振幅超过直流电平V0，则叠加后波形会失真。二、Matlab仿真如下2.1载波信号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

5、窗口一分为二，并把第一个作为一个窗口 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axis(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

6、('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2.2调制信号U2=3; f2=3; t=-1:0.00001:1; %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&

7、#39;); %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=fft(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2.3 AM调制t=-1:0.00

8、001:1; %t扫描范围-1到1U1=5; %载波信号幅度U2=3;f1=3000; %载波信号频率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'

9、;);ylabel('u3'); %横坐标为t，纵坐标显示为u3title('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

10、显示范围2.4 AM波解调（包络检波法）%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);

11、%设置显示范围Y4=fft(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2.5 AM波解调（同步乘积型检波法）%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); %新建图形窗口5subplot(2,1,1); %将图形

12、窗口一分为二 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('滤波前的解调信号频谱'); axis(187900,188100,0,60000

13、0 %巴特沃斯低通滤波器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)N是一个整数时函数返回N点的频率向量和幅频响应向量plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h) %参数分

14、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('滤波后的解调信号波形');Y6=fft(u6); %对u6进行傅里叶变换subplot(2,1,2);

15、 %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);2.6 AM波的功率1:0.01:1; %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 3 仿真结果分析（1） 由调制解调仿真结果可知，原