用Matlab实现模拟(DSB-AM)调制

河南科技Henan Science and Technology总708期第十期2020年4月工业技术基于MATLAB 的AM.DSB 系统仿真白皓文林君(延边大学通信工程(中外合作办学)专业，吉林延吉133002)摘要:AM.DSB 调制是通信系统中最重要的、最基础的调制之一。

本文首先分析了 AM 、DSB 调制的原理，然 后运用MATLAB 仿真平台设计了这两种调制的仿真模型。

通过仿真，观察了 AM.DSB 信号调制过程中各环节的时域和频域波形。

最后，在仿真基础上分析比较了这两种调制方式的性能。

关键词：MATLAB ；调制方式:AM ；DSB 中图分类号:TN911.3文献标识码:A文章编号:1003-5168( 2020) 10-OO38-O3MATLAB Based AM, DSB System SimulationBAI Haowen LIN Jun(Communication Engineering (Sino-Foreign Cooperative Education) Major of Yanbian University ,Yanji Jilin 133002)Abstract ： AM modulation and DSB modulation is one of the most important and fundamental modulation in communi ­cation system. This paper first analyzed the principle of AM modulation and DSB modulation, then used MATLAB simulation platform to design the two kinds of modulation simulation model. The time domain and frequency domainwaveforms of AM and DSB signal modulation were observed by simulation. Finally, the performances of the two modu ・ lation modes were compared on the basis of simulation.Keywords ： MATLAB ; modulation mode ; AM ; DSB通信系统中包含两种调制方式，即模拟调制方式和 数字调制方式。

AM/DSB实验一、实验目的：学会利用MATLAB两种仿真方法对AM/DSB仿真。

通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。

二、实验内容：（1）设调制信号m(t)=cos(2*π*fh*t),fh=0.2Hz，直流分量A=1，载波c(t)=cos(2*π*fc*t)，fc=2Hz，编程画出调制信号、载波及AM的图形。

（2）采用Simulink对AM及DSB调制解调过程进行仿真。

三、程序和实验结果：（1）程序（a）AM调制解调%AM调制程序clf;clear;t=0:0.001:20;fc=2;fh=0.2;A=1;mt=cos(2*pi*fh*t);subplot(3,1,1);plot(t,mt);carrier=cos(2*pi*fc*t);smt=(A+mt).*carrier;subplot(3,1,2);plot(t,carrier);subplot(3,1,3);plot(t,smt);（b）DBS调制解调%DSB调制程序clf;clear;t=0:0.001:20;fc=2;fh=0.2;mt=cos(2*pi*fh*t); subplot(3,1,1);plot(t,mt);carrier=cos(2*pi*fc*t); smt=(mt).*carrier; subplot(3,1,2);plot(t,carrier);subplot(3,1,3);plot(t,smt);（2）simulink（a）AM仿真模型参数设定：sine Wave中frequency设为5rad/sec，sine Wave及sine Wave2中frequency设为40rad/sec，Analog Filter Design中的Design method设为Butterworth，Filter type设为Lowpass，Passband edge frequency设为6,点击scope中的图标，设置number of axes为3。

基于Matlab的模拟调制与解调（开放实验）一、实验目的（一）了解AM、DSB和SSB 三种模拟调制与解调的基本原理（二）掌握使用Matlab进行AM调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行AM调制2、学会运用MATLAB对AM调制信号进行相干解调3、学会运用MATLAB对AM调制信号进行非相干解调（包络检波）（三）掌握使用Matlab进行DSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行DSB调制2、学会运用MATLAB对DSB调制信号进行相干解调（四）掌握使用Matlab进行SSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行上边带和下边带调制2、学会运用MATLAB对SSB调制信号进行相干解调二、实验环境MatlabR2020a三、实验原理（一）滤波法幅度调制（线性调制）（二）常规调幅（AM）1、AM表达式2、AM波形和频谱3、调幅系数m（三）抑制载波双边带调制（DSB-SC）1、DSB表达式2、DSB波形和频谱（四）单边带调制（SSB）（五）相关解调与包络检波四、实验过程（一）熟悉相关内容原理 （二）完成作业已知基带信号()()()sin 10sin 30m t t t ππ=+，载波为()()cos 2000c t t π= 1、对该基带信号进行AM 调制解调（1）写出AM 信号表达式，编写Matlab 代码实现对基带进行进行AM 调制，并分别作出3种调幅系数（1,1,1m m m >=<）下的AM 信号的时域波形和幅度频谱图。

代码 基带信号fs = 10000; % 采样频率 Ts = 1/fs; % 采样时间间隔t = 0:Ts:1-Ts; % 时间向量m = sin(10*pi*t) + sin(30*pi*t); % 基带信号载波信号fc = 1000; % 载波频率c = cos(2*pi*fc*t); % 载波信号AM调制Ka = [1, 0.5, 2]; % 调制系数m_AM = zeros(length(Ka), length(t)); % 存储AM调制信号相干解调信号r = zeros(length(Ka), length(t));绘制AM调制信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)m_AM(i, :) = (1 + Ka(i)*m).*c; % AM调制信号subplot(3, 2, i);plot(t, m_AM(i, :));title(['AM调制信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');ylim([-2, 2]);subplot(3, 2, i+3);f = (-fs/2):fs/length(m_AM(i, :)):(fs/2)-fs/length(m_AM(i, :));M_AM = fftshift(abs(fft(m_AM(i, :))));plot(f, M_AM);title(['AM调制信号的幅度频谱图(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('频率');ylabel('幅度');r(i, :) = m_AM(i, :) .* c; % 相干解调信号end绘制相干解调信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)subplot(length(Ka), 1, i);plot(t, r(i, :));title(['相干解调信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');end图像（2）编写Matlab代码实现对AM调制信号的相干解调，并作出图形。

课程设计任务书学生姓名： 殷 翔 专业班级： 通信0806 指导教师： 郭志强 工作单位： 信息工程学院 题 目:基于MATLAB 的信号调制与解调 初始条件：（1）MATLAB 软件（2）数字信号处理与图像处理基础知识要求完成的主要任务:（1）已知某消息信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=elset t t t t t m 03/23/23/01)(000以双边幅度调制（DSB-AM ）方式调制载波)2cos()(t f t c c π=，所得到的已调制信号记为)(t u ，设s t 15.00=，Hz f c 250=。

试比较消息信号与已调信号，并绘制它们的频谱。

（2）对（1）的DSB-AM 调制信号进行相干解调，并绘出信号的时频域曲线。

（3）对（1）中的信号进行单边带幅度调制（SSB-AM ）绘制信号的时频域曲线。

（4）对（1）中的信号进行常规幅度调制（AM ），给定调制指数8.0=a 绘制信号的时频域曲线。

时间安排：第12周：安排任务，分组 第13-14周：设计仿真，撰写报告 第15周：完成设计，提交报告，答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要 (I)Abstract (II)1．常规双边带幅度调制（DSB-AM）与解调 (1)1.1DSB-AM调制原理与分析 (1)1.2 常规双边带解调原理 (3)2单边带幅度调制（SSB-AM）原理 (5)3常规幅度调制（AM）原理 (6)3.1幅度调制的一般模型 (6)3.2 常规双边带调幅（AM） (7)3.2.1 AM信号的表达式、频谱及带宽 (7)3.2.2 AM信号的功率分配及调制效率 (9)4. 双边幅度调制（DSB-AM）与解调的MATLAB实现 (10)4.1 DSB-AM调制的MATLAB实现 (10)4.2 相干解调 (12)5单边带幅度调制（SSB-AM）的MATLAB实现 (14)6 常规幅度调制(AM)的MATLAB实现 (16)7 小结与收获 (17)8 参考文献 (18)摘要MATLAB是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。

前言调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。

用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化，这个控制过程就称为调制。

其中语言或音乐信号叫做调制信号，调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。

解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。

对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。

对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。

频率解调要比幅度解调复杂，用普通检波电路是无法解调出调制信号的，必须采用频率检波方式，如各类鉴频器电路。

关于鉴频器电路可参阅有关资料，这里不再细述。

本课题利用MATLAB软件对DSB信号调制解调系统进行模拟仿真，分别对正弦波进行调制，观察调制信号、已调信号和解调信号的波形和频谱分布。

第一章 设计要求（1）已知调制信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=其他,03/23/,23/0,1)(000t t t t t t m（2）调制载波c(t)=)2cos(t f c π（3）设计m 文件实现DSB-AM 调制（4）设计m 文件绘制消息信号与已调信号的频谱，分析其频谱特征。

第二章 系统组成及工作原理2.1 DSB-AM 系统构成在AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。

如果将载波抑制，只需在将直流A0去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB ）。

2-1 DSB 调制器模型调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。

而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。

双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。

相干解调的原理框图如图2-2所示：2-2 DSB 相干解调模型2.2DSB 调制原理在消息信号m(t)上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带调制信号，简称双边带（DSB ）信号。

模拟线性调制系统的Matlab实现1、实验目的通过对AM、DSB、SSB、VSB几种模拟线性调制系统的Matlab 实现，学习如何使用Matlab描述一个模拟通信系统。

2、实验内容选取VSB方法，给出模拟调制的波形及解调方法，其中输入信号频率、载波频率以及信号时长自定义。

输出结果包括：1）输入信号波形；2）载波波形；3）VSB信号波形；4）相干解调后的信号波形；5）VSB信号功率谱。

3、ＶＳＢ原理描述残留边带是介于双边带和单边带之间的一种调制方式，它保留了一个边带和另一边带的一部分。

用滤波法调制的原理如图所示。

m(t)H VSB(w)c(t) = cos(w c t)图中H VSB(w)为残留边带滤波器。

为了相干解调时无失真得到调制信号，残留边带滤波器的传递函数在载频附近必须具有互补对称特性。

相干解调的原理如图所示。

S VSB(t)S p(t)S d(t)LPFcos(w c t)4、matlab程序及注释%自己写的残留边带调制与解调function [] = VSB()f0 = 1; %调制信号频率Ts = 0.02;fs = 1/Ts; %50Hz采样率符合采样定理t = 0:Ts:4;N = length(t);y = cos(2*pi*f0*t);figure;plot(t,y); %调制信号波形fc = 8.5; %载波频率y = cos(2*pi*fc*t);figure;plot(t,y); %载波波形%滤波法实现VSBvsb = cos(2*pi*fc*t).*cos(2*pi*f0*t); fre = fft(vsb);n = [1:N];f = -25+fs*n/N; %修改坐标使符合习惯%自己写的互补对称残带滤波器fre_candai = zeros(size(fre));for i=1:Nif(i>=35 && i<=51)fre_candai(i) = (-i/16+3.1875)*fre(i); %这个地方有修正使更加对称互补else if(i>=152 && i<=168)fre_candai(i) = (i/16-9.5)*fre(i);else if(i>51 && i<152)fre_candai(i) = 0;elsefre_candai(i) = fre(i);endendendendvsb = real(ifft(fre_candai)); %计算误差会带来虚部弹出警告figure;plot(t,vsb);fre = fft(vsb); %看不见负频率fre = fftshift(fre); %看得见负频率gonglv = abs(fre).^2/4; %计算平均功率figure;plot(f,gonglv); %绘制功率谱%相干解调vsb_jietiao = vsb.*cos(2*pi*fc*t);fre = fft(vsb_jietiao);%自己写的低通滤波器，注意这里没有负频率部分fre_lowpass = zeros(size(f));for i = 1:Nif(i<=8)fre_lowpass(i) = fre(i);else if(i>=192 && i<=200)fre_lowpass(i) = fre(i);elsefre_lowpass(i) = 0;endendendvsb_jietiao = real(ifft(fre_lowpass)); figure;plot(t,vsb_jietiao); %解调波形5、实验结果调制波形：y = cos(2*pi*1*t)载波波形：y = cos(2*pi*8.5*t)VSB波形：VSB功率谱：通过残带滤波器后，在频率8.5+1=9.5Hz处的功率谱是在频率8.5-1=7.5Hz出功率谱的两倍。

• 139•针对通信原理课程的教学特点和传统实验教学存在的问题，讨论了将Matlab软件引入到通信原理课程教学的必要性。

以模拟调制系统为例，利用Matlab的工具箱和Simulink界面对通信系统进行可视化教学，并给出了仿真结果。

实践证明，不仅在课堂教学中以更加直观的方式进行讲解，而且补充和完善传统实验的不足，提高学生学习积极性，教学效果得到较大提升。

随着5G通信的到来，通信技术在人们日常生活中是无处不在，现代通信技术取得了显著进展。

通信原理作为高校通信工程和电子信息等本科专业课程体系中重要的专业基础课，系统阐述了模拟和数字通信系统的基本概念、基本原理和基本分析方法，为学生学习后续课程储备专业素养（王海华，Matlab/Simulink仿真在“通信原理”教学中的应用研究：湖北理工学院学报，2015）。

然而这门课程理论内容丰富，系统模型抽象，数学公式多，推理过程繁琐，学生普遍感到枯燥难懂，抓不住重点，学习吃力，不能顺利学好本课程（基于Matlab_Simulink的通信原理虚拟仿真实验教学方法研究：现代电子技术，2015；邵玉斌，Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析：清华大学出版社，2008）。

为此，在教学过程中引入Matlab仿真技术，理论联系实践开展教学工作，通过simulink界面搭建系统模型，调整参数，观察通信系统性能，激发学生的学习积极性，提升教学质量，实现良好的教学模式。

1 Matlab软件介绍Matlab在工程数值运算和系统仿真方面具有强大的功能，主要包括数值分析、仿真建模、系统控制和优化等功能（牛磊，赵正平，郭博，Matlab仿真在通信原理教学中的应用：阜阳师范学院学报，2014）。

在Matlab的Communication Toolbox（通信工具箱）中提供了许多仿真函数和模块，用于对通信系统进行仿真和分析。

Simulink平台是Matlab中一种可视化仿真工具，提供了建立模型方框图的图形用户界面（GUI），可以将图形化的系统模块连接起来，从而建立直观、功能丰富的动态系统模型（黄琳，曹杉杉，熊旭辉.基于Matlab的通信原理实验课程设计：湖北师范大学学报，2017）。

MATLAB实现DSB调制与解调MATLAB 实现DSB 调制与解调学⽣：黄⽂伯班级：通信112指导⽼师：⽂欢⼀、研究的主要内容和研究的意义通过本次课设更深⼊的了解DSB 调制和解调的基本原理以及利⽤MATLAB 软件对DSB 信号的调制解调，深⼊地理解调制解调技术在通信⼯程专业系列课程中的理论基础地位、作⽤和意义；加深对基本概念和基本原理的理解，并能够⽤所学知识进⾏调制解调仿真及性能分析。

⼆、DSB 调制与解调原理DSB 是AM 调制的⼀种，AM 信号通过信道后⾃然会叠加有燥声，经过接收天线进⼊带通滤波器。

BPF 的作⽤有两个，⼀是让AM 信号直接通过，⼆是滤出带外噪声。

AM 信号通过BFP 后与本地载波相乘后。

进⼊LPF ，LPF 的截⽌频率设定为⼀个定值，它不允许频率⼤于截⽌频率的成分通过，因此LPF 的输出仅为与要的信号。

三、⾼斯⽩噪声在实际信号传输过程中，通信系统不可避免的会遇到噪声，例如⾃然界中的各种电磁波噪声和设备本⾝产⽣的热噪声、散粒噪声等，它们很难被预测。

⽽且⼤部分噪声为随机的⾼斯⽩噪声，所以在设计时引⼊噪声，才能够真正模拟实际中信号传输所遇到的问题，进⽽思考怎样才能在接受端更好地恢复基带信号。

信道加性噪声主要取决于起伏噪声，⽽起伏噪声⼜可视为⾼斯⽩噪声，因此我在此环节将对双边带信号添加⾼斯⽩噪声来观察噪声对解调的影响情况。

四、模拟仿真结果分析通过MATLAB 对DSB 调制和解调系统的模拟仿真，观察各波形和频谱，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律呈正⽐地变化；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，若调制信号频率为，载波频率，调制后信号频率搬移⾄处。

通过在已调信号中加⼊⾼斯⽩噪声，通过解调器解调，根据对输⼊输出信噪⽐关系曲线绘制观察，在理想情况下，输出信噪⽐为输⼊信噪⽐的⼆倍，即DSB 信号的解调器使信噪⽐改善s m c⼀倍；不同的调制信号对系统性能有⼀定的影响。

目录1基于MATLAB的抑制载波的双边带幅度调制（DSB）与解调分析摘要 (2)2、设计目的 (3)3、设计要求 (4)4、系统原理 (4)4.1系统框图： (4)4.2各模块原理及M文件实现 (5)4.2.1.发送与接收滤波器 (8)4.2.2.解调部分 (8)5 Simulink仿真 (11)5.1：调制仿真 (11)5.2：调制+解调 (15)5.3：调制+高斯噪声+解调 (18)5.4总结： (21)6、M文件完整程序 (22)7、个人小结 (28)8、参考文献 (29)1基于MATLAB的抑制载波的双边带幅度调制（DSB）与解调分析摘要信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。

调制过程实际上是一个频谱搬移的过程，即是将低频信号的频谱（调制信号）搬移到载频位置（载波）。

而解调是调制的逆过程，即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。

调制与解调方式往往能够决定一个通信系统的性能。

幅度调制就是一种很常见的模拟调制方法，在AM信号中，载波分量并不携带信息，仍占据大部分功率，如果抑制载波分量的发送，就能够提高功率效率，这就抑制载波双边带调制DSB-SC（Double Side Band with Suppressed Carrier），因为不存在载波分量，DSB-SC信号的调制效率就是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用同步检波来解调。

这种解调方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。

但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声，虽然经过带通滤波器后会使其转化为窄带噪声，但它依然会对解调信号造成影响，使其有一定程度的失真，而这种失真是不可避免的。

本文介绍了M文件编程和Simulink 两种方法来仿真DSB-SC系统的整个调制与解调过程。

关键词DSB-SC调制同步检波信道噪声M文件Simulink仿真2、设计目的本课程设计是实现模拟DSB-SC信号的调制解调。

基于matlab和simulink的AM调制系统的仿真系统的研究基于matlab和simulink的AM调制系统的仿真系统的研究摘要学习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。

利用Matlab和Matlab-Simulink仿真建立AM调制的通信系统模型，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。

用Matlab-Simulink仿真建立基于相干解调的AM仿真模型，详细叙述模块参数的设置，分析仿真结果。

关键词：AM调制相干解调 Matlab仿真 Matlab-Simulink仿真- I -目录摘要 (I)1.Matlab/Simulink简介........................................................................................................... - 1 -1.1 Matlab简介................................................................................................................. - 1 -1.2 Matlab下的simulink简介..................................................................................... - 1 -2. AM的基本原理....................................................................................................................... - 2 -2.1 AM信号介绍................................................................................................................. - 2 -2.2 AM调制原理................................................................................................................. - 3 -2.2.1 幅度调制原理.......................................................................................................... - 3 -2.2.2 标准调幅AM调制原理............................................................................................ - 3 -2.2.3 AM调制原理框图................................................................................................... - 4 -1.3 AM解调原理................................................................................................................. - 5 -3.1 AM信号的调制仿真..................................................................................................... - 5 -3.1.1建立仿真模型................................................................................................... - 5 -3.1.2 参数设置.......................................................................................................... - 6 -3.1.3 仿真波形图...................................................................................................... - 8 -3.2 AM信号的解调仿真................................................................................................... - 10 -3.2.1 建立相干解调仿真模型................................................................................ - 10 -3.2.3 仿真波形图.................................................................................................... - 11 -3.2.4 相干解调抗噪声性能分析............................................................................ - 12 -4.Matlab仿真........................................................................................................................... - 13 -4.1 载波信号的分析...................................................................................................... - 13 -4.2 AM调制..................................................................................................................... - 14 -4.3 滤波前AM解调信号波形........................................................................................ - 16 -4.3 AM调制信号解调..................................................................................................... - 17 - 总结 ....................................................................................................................................... - 21 - 参考文献.............................................................................................................................. - 22 - 附录 Matlab编程................................................................................................................... - 23 -- II -1.Matlab/Simulink简介1.1 Matlab简介MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。