调制与解调 《信号与系统》课件

课题一信号调制与解调题目说明：从语音，图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低，不适宜在信道中长距离传输。

因此，在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号，在接收端则需要有调节过程，将信号还原成原来的信息，以便更准确的利用信息。

原理分析：调制就是按调制信号的变化规律去改变某些参数。

解调是调制的逆过程，即从已调制信号中恢复或提取调制信号的过程。

幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。

采用模拟调制利用正旋波载波的幅度调制，频率调制和相位调制的方式进行信号的处理。

同步解调端本振信号频率必须与发射端调制的载波信号的频率和相位相同才能实现同步解调。

脉冲调制信号只有在脉冲出现才需要存在，在其他时间内等于零，这样就有可能在这空余的时间间隔中去传输其他路德信号，发送端和接受端的转换开关按照同样的顺序和周期轮流接通各个通道，在信道中传送的是各个脉冲幅度调制信号的和，各个脉冲出现在不同的时间段。

而通过接收端的开关以后各路接受端接收到的相当于某一路信号脉冲幅度的结果，可以用低通滤波器进行解调。

实验内容：1.将一正旋信号x(n)=sin(2πn/256)分别以100000Hz的载波和1000000Hz的取样频率进行调制,写出MATLAB脚本实现抑制载波幅度调制，实现同步解调，滤波输出的波形。

2.分别作出cos(10t)cos(w c t)和[1+0.5sin(10t)]cos(w c t)的波形图和频谱图，并对上面调制信号进行解调，观察与源图的区别。

模块设计1：1.产生一个输入信号 2.产生一个载波信号3.构造用于解调的低通滤波器4.低通滤波解调5.画图MATLAB程序1：>> clear; %清除已存在变量n=0:0.0001:256; %自变量e=sin(2*pi*n/256); %调治信号s=cos(100000*n); % 载波信号a=e.*s; % 调制b=a.*s; % 解调[nb,na]=butter(4,100,'s'); % 低通滤波sys=tf(nb,na); % 构建sys对象c=lsim(sys,b,n); %低通滤波subplot(2,2,1) % 图形输出语句plot(n,e);title('调制信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,2) % 图形输出语句>> plot(n,a);>> title('调幅信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('a(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,3) % 图形输出语句>> plot(n,b);>>title('解调波形'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('b(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,4) % 图形输出语句>> plot(n,c);>> title('滤波后的波形')；%图形标题>>xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格模块设计2：1.产生两个输入信号 2.用克诺内科内积产生两个周期行序列脉冲3.调制并向加4.构造用于解调的低通滤波器5.低通滤波解调 6画图MATLAB程序2：>> clear; % 清除变量t=0:0.001:9.999; % 定义自变量取值范围和间隔e1=cos(10*t).*cos(600*t); % 输入信号e2=(1+0.5*sin(10*t)).*cos(600*t); %输入信号p0=ones(1,2500);p1=kron(p0,[1,0,0,0]); %第一个序列脉冲p2=kron(p0,[0,0,1,0]); % 第二个序列脉冲a=p1.*e1+p2.*e2; 调制并向加[nb,na]=butter(4,20,'s'); % 用于解调的低通滤波器sys=tf(nb,na); %构建sys对象b1=a.*p1; % 取得第一路信号的脉冲调制信号c1=lsim(sys,b1,t);%通过低通滤波解调输出b2=a.*p2; %取得第二路信号的脉冲调制信号c2=lsim(sys,b2,t); % 通过低通滤波解调输出subplot(4,2,1) % 图形输出语句plot(t,e1);title('第一路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,2) % 图形输出语句plot(t,e2);title('第二路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,3) % 图形输出语句plot(t,e1.*p1);title('第一路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,4) % 图形输出语句plot(t,e2.*p2);title('第二路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,5) % 图形输出语句plot(t,a);title('合成的传输信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,6) % 图形输出语句plot(t(5001:5250),a(5001:5250));title('局部放大后的合成信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格实验总结：通过对理论知识的学习，使自己对信号的调制与解调具有一定的认知水平，然后开始做实验，此时要理论结合实践，作出波形图后要考虑与理论波形进行比较，比较的方法是，首先判断所测波形是否正确，若不正确找出错误原因，若正确则分析实测波形与理论波形不完全相同的原因。

信号调制解调电路的设计1．实验原理、实验电路图及实验说明1.1 调制电路调制信号x 可以按任意规律变化，为方便起见，我们假设调制信号x 为角频率为Ω的余弦信号x=X m cos Ωt 。

当调制信号x 不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。

在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。

设载波信号为u c =U m cos w c t ，则调幅信号可写为u s =（U m +mx ）cos w c t= U m cos w c t + mX m cos Ωt cos w c t=U m cos w c t + [m X m cos (w c +Ω)t + m X m cos (w c -Ω)t ]/2m 为调幅系数它包含三个不同频率的信号:：角频率为w c 的载波信号和角频率分别为w c ±Ω的上下边频信号。

载波信号中不含调制信号x 的信息，因此可以取U m =0，只保留两个边频信号。

这种调制称为双边带调制。

其数学表达式为：u s =U xm cos Ωt cos w c t乘法器调幅电路见图1，高频载波信号由信号发生器产生，从IN1输入；低频调制信号由电路图2的文氏桥振荡电路产生，从IN2输入，图3是-8V 电压产生电路。

设定低频调制信号的频率为500Hz ，由文氏桥振荡电路中的R 、C 确定。

由于电容C 的可选值较少，故先设定C=0.047uf ，然后根据公式f=1/(2πRC)，可得R=6.8k Ω，振荡频率计算如下：Hz RC f 50010*047.0*10*8.6*212163≈==-ππ图1 乘法器调幅电路进行调幅前，首先要调节输入脚之间的直流平衡。

方法如下，①调8、10脚间的平衡：IN1接地，IN2输入高频信号，调Rp2，使输出最小；②调1、4脚间的平衡：IN2接地，IN1输入低频信号，调Rp1，使输出最小。

然后，同时接好IN1和IN2，观察输出波形。

通信系统的信号调制与解调技术概述：- 通信系统是现代社会中不可或缺的重要组成部分，它将信息通过信号的调制与解调来实现传输和接收。

- 信号调制是将原始信号转换为适合传输的模拟信号或数字信号的过程，而解调则是将接收到的信号转换回原始信号的过程。

一、调制技术：1. 调制的基本概念：- 在通信过程中，为了能够有效地传输信号并提高抗干扰能力，需要将原始信号转换为适合传输的信号形式。

- 调制是指通过改变原始信号的某些特性，将其转换为另一种形式的信号。

2. 调制的分类：- 模拟调制：- 频率调制（FM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波频率。

- 相位调制（PM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波相位。

- 幅度调制（AM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波幅度。

- 数字调制：- 脉冲振幅调制（PAM）：将数字信号转换为一系列脉冲的幅度。

- 正交振幅调制（QAM）：将数字信号转换为正交的两路模拟信号。

- 频移键控（FSK）：将数字信号通过改变频率来调制载波。

- 相移键控（PSK）：将数字信号通过改变相位来调制载波。

3. 调制的过程：- 信号调制的过程一般分为两步：载波生成和调制。

a. 载波生成：- 载波是指能够传输信号的电磁波。

- 载波可以由频率稳定的振荡器产生，频率由待调制信号的带宽决定。

b. 调制：- 将待传输的信号与产生的载波进行合理的叠加或调整，以达到信号传输的目的。

- 通过改变载波的幅度、频率或相位来实现信号的调制。

二、解调技术：1. 解调的基本概念：- 解调是指将调制信号还原为原始信号的过程，是调制的逆过程。

2. 解调的分类：- 线性解调：- 包络检测：通过检测调幅信号的包络来还原原始信号。

- 频率鉴别：通过检测调频或调相信号的频率变化来还原原始信号。

- 包络鉴别：通过检测调幅信号的包络和频率变化来还原原始信号。

- 非线性解调：- 直接检测：直接从调制信号中提取原始信号。

3. 解调的过程：- 解调的过程与调制相反，一般分为两步：接收和解调。

《信号与系统》课程设计——AM 调制、解调【设计题目】AM 调制、解调【设计要求】(1) 了解AM 调制、解调原理。

(2) 设计AM 调制系统。

(3) 设计AM 解调系统。

【设计工具】MATLAB【设计原理】在离散时间中，用正弦载波的幅度调制是)cos(][][n w n x n y c =式中假设消息信号的带宽小于c w 。

已调信号有一个DTFT ，它是分别已c w w ±=为中心的)(jw e X 的重复。

如果人们总想让在一条通信信道上同时传送最大的用户数，这个重复的部分是不希望的。

一种天真的解决办法是用复指数载波n jw c e 来替代正弦载波。

然而所得到的已调信号n jw ce n x ][有一个虚部分量，而这个是无法在一个真实的信道上传送。

单边带（SSB ）是一种合适的解决办法，它等效于在传输之前用截至频率为c w 的理想低通滤波器对y [n ]滤波，这个滤波后的信号占有和x [n ]相同的频带宽度，而且x [n ]能完全从已发送的信号中恢复出来。

可以利用希尔伯特变换构成（SSB ）信号。

一个理想的希尔伯特变换的频率响应是⎩⎨⎧<≤-<≤-=0,0,)(w j w j e H jw ππ由相位关系，希尔伯特也称作90°相移器。

在接收机端，通过一种称为同步AM 解调的技术可以将消息信号x [n ]恢复，这可经由])2cos[1]([][cos ][2]cos[][2][2n w n x n w n x n w n y n w c c c +===为了恢复x [n ]，可以将w [n ]通过低通滤波消除以c w 2为中心的频谱分量。

这里一个关键的问题，也是一个潜在的困难是接收机必须要有一个与发射机同步的本地振荡器。

首先设计一个信号x [n ]的SSB 的调制系统。

假设载波频率2/π=c w ，⎪⎩⎪⎨⎧≤≤--=n n n n n x 其余,....0640,. (4)/)32()4/)32(sin(][ππ 求已调信号y [n ]。

《信号与系统教案》PPT课件第一章：信号与系统导论1.1 信号的定义与分类定义：信号是自变量为时间（或空间）的函数。

分类：连续信号、离散信号、模拟信号、数字信号等。

1.2 系统的定义与分类定义：系统是一个输入与输出之间的映射关系。

分类：线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等。

1.3 信号与系统的研究方法数学方法：微分方程、差分方程、矩阵分析等。

图形方法：波形图、频谱图、相位图等。

第二章：连续信号与系统2.1 连续信号的性质连续时间：自变量为连续的实数。

有限能量：能量信号的能量有限。

有限带宽：带宽有限的信号。

2.2 连续系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。

时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。

2.3 连续信号的运算叠加运算：两个连续信号的叠加仍然是连续信号。

齐次运算：连续信号的常数倍仍然是连续信号。

第三章：离散信号与系统3.1 离散信号的性质离散时间：自变量为离散的整数。

有限能量：能量信号的能量有限。

有限带宽：带宽有限的信号。

3.2 离散系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。

时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。

3.3 离散信号的运算叠加运算：两个离散信号的叠加仍然是离散信号。

齐次运算：离散信号的常数倍仍然是离散信号。

第四章：模拟信号与系统4.1 模拟信号的定义与特点定义：模拟信号是连续时间、连续幅度、连续频率的信号。

特点：连续性、模拟性、无限可再生性。

4.2 模拟系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。

时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。

4.3 模拟信号的处理方法模拟滤波器：根据频率特性对模拟信号进行滤波。

模拟调制：将信息信号与载波信号进行合成。

第五章：数字信号与系统5.1 数字信号的定义与特点定义：数字信号是离散时间、离散幅度、离散频率的信号。

特点：离散性、数字化、抗干扰性强。

5.2 数字系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。

时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。

《信号与系统》课件讲义一、内容描述首先我们将从信号的基本概念开始，大家都知道，无论是听音乐、看电视还是打电话，背后都离不开信号的存在。

那么什么是信号呢？信号有哪些种类？我们又如何描述它们呢？这一部分我们会带领大家走进信号的世界，一起探索信号的奥秘。

接下来我们将探讨信号与系统之间的关系，信号在系统中是如何传输、处理和变换的？不同的系统对信号有何影响？我们将通过具体的例子和模型，帮助大家理解这个复杂的过程。

此外我们还会深入学习信号的数学描述方法，虽然这部分内容可能会有些难度，但我们会尽量使用通俗易懂的语言，帮助大家更好地理解。

通过这部分的学习，我们将学会如何对信号进行量化分析，从而更好地理解和应用信号。

我们将探讨信号处理的一些基本方法和技术，如何对信号进行滤波、调制、解调等处理？这些处理技术在实际中有哪些应用？我们将通过实例和实践，帮助大家掌握这些基本方法和技术。

1. 介绍信号与系统的基本概念及其重要性首先什么是信号？简单来说信号就像是我们生活中的各种信息传达方式，想象一下当你用手机给朋友发一条短信，这条信息就是一个信号，它传递了你的意图和情感。

在更广泛的层面上，信号可以是任何形式的波动或变化，比如声音、光线、电流等。

它们都有一个共同特点，那就是携带了某种信息。

这些信息可能是我们想要传达的话语，也可能是自然界中的物理变化。

而系统则是接收和处理这些信号的装置或过程，它像是一个加工厂，将接收到的信号进行加工处理，然后输出我们想要的结果。

比如收音机就是一个系统，它接收无线电信号并转换成声音让我们听到。

这样描述下来，你会发现信号和系统真的是无处不在。

无论是在学习还是在日常生活中都能见到他们的影子，他们对现代通信、计算机技术的发展都有着不可替代的作用。

因此我们也需要对这一概念进行透彻的了解与学习才能更好地服务于相关领域为社会贡献力量！2. 简述本课程的学习目标和主要内容《信号与系统》这门课程无论是对于通信工程、电子工程还是计算机领域的学生来说，都是一门极其重要的基础课程。