通信原理课程设计

PAGE邢台学院物理系《通信原理》课程设计报告书设计题目：基于MATLAB的AM系统仿真专业：电子信息科学与技术班级：09电科本1学生姓名：张万峰学号:2009171131指导教师：冯国瑞2013年4邢台学院物理系课程设计任务书专业：电子信息科学与技术班级：09电科本1学生姓名张万峰学号209171131课程名称通信原理课程设计设计题目基于MATLAB的AM系统仿真设计目的、主要内容（参数、方法）及要求设计目的：对AM通信系统进行仿真，掌握AM信号调制和解调基本原理。通过MATLAB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。设计要求：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波以及已调信号的功率谱密度。如：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信号，载波，解调信号及已调信号的功率谱密度。设计内容：（1）AM系统调制解调原理；（2）系统设计思路（包括解调采用的方法）；（3）画出流程图；（4）源程序代码（需打印）；（5）程序运行结果（包括信号波形图）（需打印）；（6）小结。工作量2周时间（自2013年3月25日—2013年4月7日）进度安排3月25日，召开课程设计开题报告会，对学生题目、设计思路、设计过程、设计要求进行详细说明。3月26日-3月31日，学生根据自己选题情况，查阅相关文献资料，编写程序和设计原理框图。4月1日-4月5日，学生根据程序仿真结果编写课程设计报告。4月6日-4月7日，学生完善课程设计报告，并提交。主要参考资料[1]樊昌信.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2004.[2]徐素妍,曹坤梅.基于MATLAB语言的现代通信仿真分析[J].计算机应用,2001.21(8):90-93.[3]王立宁,乐光新,詹菲.MATLAB与通信仿真[M].北京:人民邮电出版社.2000.指导教师签字系主任签字2013年3摘要本文对AM通信系统进行了设计仿真，了解了AM信号调制和解调基本原理。运用通信原理的基本理论和专用知识，通过编写的AM调制解调程序，得出了调制信号、载波、已调信号、相干解调之后信号的波形以及已调信号的功率谱密度，最后对实验结果进行了分析总结。关键词：MATLAB；AM系统仿真；调制；解调

目录1幅度调制原理 11.1调幅 11.2解调 22程序设计 33仿真结果及分析 54总结 7参考文献 81幅度调制原理1.1调幅所谓调制，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。设正弦载波为式中，A为载波幅度；为载波角频率；为载波初始相位(通常假设=0).调制信号（基带信号）为。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为设调制信号的频谱为，则已调信号的频谱：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，调制信号的表达式为，则调幅信号的表达式为图1-1AM调制模型图1-2AM图1-2AM波形频谱由波形可以看出，当满足条件：时，由于调幅信号包络的形状和调制信号的波形一样。所以在接收端解调时，用包络检波法就能恢复出原调制信号，不需要本地同步载波信号；如果上述条件没有满足，就会出现“过调幅”现象，这是使用包络检波法就会发生失真，需要用到相干解调法。由频谱可以看出，AM信号的频谱由载波分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结果相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波分量的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的2倍。由于调幅信号的频谱密度中含有离散的载波频率分量，在“满调幅”（）条件下，调制效率的最大值为三分之一，因此AM信号的功率利用率较低。AM的优点在于系统结构简单，价格低廉。所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。1.2解调从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation)，又称为检波(detection)。对于振幅调制信号，解调(demodulation)就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调(demodulation)是调制的逆过程。解调方法可分为相干解调和非相干解调（包络检波）。相干解调也叫同步检波。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。相干解调器适用于所有线性调制信号的解调，即对于AM、DSB、SSB和VSB都是适用的。只是AM信号的解调结果中含有直流成分，这时在解调后加上一个简单隔直流电容即可。AM信号在满足的条件下，其包络与调制信号m(t)的形状完全一致。因此，AM信号除了可以采用相干解调外，一般可采用更简单的包络检波法来恢复信号。2程序设计根据实验要求，用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源，和频率为10Hz，振幅A=2的载波。设计程序如下：closeall;t=0:0.01:2*pi;y0=2^(1/2)*cos(2*pi*t);y1=(2+2^(1/2))*cos(2*pi*t);%信源频率为1Hz的余弦y2=cos(2*pi*10*t);%载波10Hzy3=y1.*y2;%已调信号y4=y3.*y2;%同步解调，与载波相乘figure(1);[b,a]=cheby1(12,0.5,100/500);%切比雪夫滤波器y5=filter(b,a,y4);%滤波y6=y5*2;figure(1);subplot(5,1,1);plot(y0);%画出信源的图形title(’余弦信号’);subplot(5,1,2);plot(y2);%画出载波图形title(’载波信号’);subplot(5,1,3);plot(y3);%画出已调信号的信号图形title(’调制信号’);subplot(5,1,4);plot(y4);title(’相干解调信号’);subplot(5,1,5);plot(y5);%画出解调信号的图形title(’解调信号’);N=100;t=0:0.01:1;T=1;Pxx=(abs(fftshift(fft(y5)).^2)/T);f=-length(Pxx)/2:length(Pxx)/2-1figure(2);plot(f,Pxx);title(’解调信号的功率谱密度’);xlabel(’频率’);ylabel(’功率（dB）’);gridon;3仿真结果及分析在MATLAB中运行设计的程序，得到结果图如下所示：图3-1结果图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的变化。通过相干解调，通过低通滤波器得到解调信号。图中第一个为基带余弦信号，第二个为载波信号，第三个为调制信号，可以看出调制信号幅度随基带信号的幅度变化而变化。第四个为相干解调信号，可以看出其中含有高频信号。第五个为通过低通滤波器后的信号，可以看出和基带信号基本一致。图3-2功率谱密度从已调信号的功率谱密度图上可以看出，已调信号带宽是基带信号带宽的2倍，并且在载波处有冲激。4总结本次设计实验圆满的完成了对AM信号调制与解调，与课题要求十分相符。较好的完成了对AM信号的时域分析，通过fft变换，得出了调制信号和解调信号的频谱图；在滤波部分，主要从低通滤波器入手，实现了预期的滤波效果。通过此次实验，充分了解了调幅的具体过程，包括调制、解调、滤波、功率谱密度等，也加深了对MATLAB程序的运用，提高了自己的动手能力和编程能力。在此过程中，感谢老师的指导和同学们的帮助，使我能够顺利完成实验。

参考文献[1]樊昌信.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2004.[2]徐素妍,曹坤梅.基于MATLAB语言的现代通信仿真分析[J].计算机应用,2001.21(8):90-93.[3]王立宁,乐光新,詹菲.MATLAB与通信仿真[M].北京:人民邮电出版社.2000.

专业课程设计心得体会学生姓名张万峰院/系部物理系专业电子信息科学与技术班级2009级1班心得体会指导教师意见：签名：年月日

课程设计成绩评定表系部：物理系班级：09电科本1姓名：张万峰学号：2009171131项目分值优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)评分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准平时考核20学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作。学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务。学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作。学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务。学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度。课程设计报告报告内容组织书写20结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰。结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰。结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰。结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整。内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰。技术水平20设计合理、理论分析与计算正确，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信。设计合理、理论分析与计算正确，文献引用、调查调研比较合理、可信。设计合理，理论分析与计算基本正确，主要文献引用、调查调研比较可信。设计基本合理，理论分析与计算无大错。设计不合理，理论分析与计算