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利用MATLAB实现AM调制与解调

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题目 利用MATLAB实现信号的AM调制与解调

专业、班级 电子信息工程技术

学号

姓名

基本要求、主要参考资料等：

基本要求：

1、掌握利用MATLAB实现信号AM调制与解调的方法。

2、学习MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现对常用连续时间信号的可视化表示。

3、加深理解调制信号的变化；验证信号调制的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。

主要参考资料：

1、王秉钧等. 通信原理[M].北京：清华大学出版社，2006.11

2、陈怀琛.数字信号处理教程----MATLAB释义与实现[M].北京：电子工业出版社,2004.目 录

摘要 ..........................................................

1.matlab简介 .................................................

1.1matlab基本功能 ..........................................

1.2matlab应用 ..............................................

2.系统总体设计方案 ...........................................

2.1调制信号 ................................................

2.1.1 matlab实现调制信号的波形 ..........................

2.1.2 matlab实现调制信号的频谱 ..........................

2.1.3 matlab实现载波的仿真 ..............................

2.2信号的幅度调制 ..........................................

2.2.1信号的调制 ........................................

2.2.2幅度调制原理 ......................................

2.2.3 matlab实现双边带幅度调制 ..........................

2.2.4 matlab实现已调信号的频谱图.........................

2.2.5 幅度调制前后的比较 ................................

2.3已调信号的解调 ..........................................

2.3.1 AM信号的解调原理及方式 ............................

2.3.2 matlab实现已调信号的解调 ..........................

2.3.3信号解调前后的比较 ................................ 1

结论 ......................................................... 2

参考文献 ..................................................... 3摘 要

现在的社会越来越发达，科学技术不断的在更新，在信号和模拟电路里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。在我们日常生活中用的收音机也是采用了AM调制方式，而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对其他 ,0t ,10002ttSatm进行AM调制，载波信号频率为1000Hz，调制深度为0.5。t0=0.2.在MATLAB中显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。

关键词：AM、 调制、 解调、 MAT LAB 1.matlab简介

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

1.1matlab基本功能

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。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。

在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

1.2matlab应用

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：

（1）数值分析；

（2）数值和符号计算；

（3）工程与科学绘图；

（4）控制系统的设计与仿真；

（5）数字图像处理技术；

（6）数字信号处理技术；

（7）通讯系统设计与仿真；

（8）财务与金融工程。

MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展MATLAB 环境，以解决这些应用领域的问题。

2.系统总体设计方案

2.1调制信号

调制信号是原始信息变换而来的低频信号。调制本身是一个电信号变换的过程。调制信号去改变载波信号的某些特征值（如振幅、频率、相位等），导致载波信号的这个特征值发生有规律的变化，这个规律是调制信号本身的规律所决定的。

2.1.1 matlab实现调制信号的波形

本设计的调制信号为其他 ,0t ,10002ttSatm，通过matlab仿真显示出其波形图如图2-1所示

图2-1 调制信号

2.1.2 matlab实现调制信号的频谱

连续傅里叶变换是一个特殊的把一组函数映射为另一组函数的线性算子。傅里叶变换就是把一个函数分解为组成该函数的连续频率谱。在数学分析中，信号f(t)的傅里叶变换被认为是处在频域中的信号。

离散傅里叶变换的一种快速算法,简称FFT。为了节省电脑的计算时间，实现数字信号的实时处理，减少离散傅里叶变换（DFT）的计算量。

快速傅里叶变换（FFT），并不是一种新的傅立叶分析理论，而是减少DFT计算量的算法设计思想和DFT各种快速算，为计算机处理数据节省了时间。对已知信号进行快速傅里叶变换其抽样频率为1000hz，matlab仿真频谱如图2-2

图2-2已知信号的频谱

2.1.3 matlab实现载波的仿真

载波是被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。

我们一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率来传输，不利于接收和同步。使用载波传输，我们可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，将这些信号提取出来就是我们需要的数据信号。

本实验的载波频率为1000hz，起波形图如图2-3所示

图 2-3载波波形

2.2信号的幅度调制

调制，就是把信号转化成适合在信道中传输的形式的一种。广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。载波调制，就是用调制信号区控制载波参数的过程，即使载波的某一个或几个参数按照调制信号的亏率而变化。调制信号时指来自信源的消息信号。未受调制的周期性振荡信号称为载波，载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。

1． 信号的幅度调制原理

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图2-4所示，载波信号)cos()(0twAtcc，其中A0为外加信号。

图2-4

twtmAtScmcos)]([)(0 （2.1） )]()()[2/1()]()([)(0CCCCAMMMAS （2.2）

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构相同，下边带是上边带的镜像。因此AM信号时带有载波分量的双边带调制信号，它的带宽是基带信号带宽fH的2倍。

2. 双边带幅度调制

在AM调制模型中将直流A0去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式----抑制载波双边带信号（DSB—SC），简称双边带信号DSB（如图2-5）。其时域表达式为： （2.3）

图2-5 DSB信号的调制

其频域相应为：)]()([21)(ccAMwwMwwMwS (2.4)

与先前幅度调节相比,只是少了直流分量，相应的少了)]()([0ccwwwwA也就是在)(wM的cw处少了冲击响应，与AM信号比较，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率为100%。DSB信号解调时需要采用相干解调，也称同步检波。

合集下载

am的调制与解调

am的调制与解调

沈阳理工大学通信系统课程设计报告

1 1课程设计目的：

掌握am调制与解调系统的理论设计和软件仿真方法，掌握应用matlab分析时域 频域特性的方法。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

2课程设计要求：

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的波以及已调信号的功率谱密度。

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。

3相关知识：

AM调制信号波形图：

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ωc的余弦波： uc(t)=Ucmcosωct, 调制信号为频率为Ω的单频余弦信号，即UΩ(t)=UΩmcosΩt(Ωωc),则普通调幅波信号为:

uAM(t)= (Ucm+kUΩm cos Ωt)cosωct = Ucm(1+MacosΩt)cosωct （1）

——式中：Ma＝kUΩm/Ucm，称为调幅系数或调幅度

AM调制信号波形如图1所示： 沈阳理工大学通信系统课程设计报告

2

图1.普通调幅波形

显然AM波正负半周对称时：MaUcm＝Umax－Ucm ＝Ucm－Umin，

调幅度为：Ma=( Umax－Ucm )∕Ucm =( Ucm－Umin )∕Ucm。

Ma＝0时，未调幅状态

Ma＝1时，满调幅状态（100％），正常Ma值处于0～1之间。

Ma>1时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，会产生失真，称为过调幅现象。所以，普通调幅要求Ma必须不大于1。图2所示为产生失真时的波形。 沈阳理工大学通信系统课程设计报告

3

图2.Ma>1时的过调制波形

4课程设计分析

基于MATLAB的AM调制与相干解调

基于MATLAB的AM调制与相干解调

AM的调制与相干解调

%四个函数放在同一路径下即可

function am_xianggan()

close all;

clear all;

dt=0.001;

fm=1;

fc=10;

T=5;

t=0:dt:T;

mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t);

A=2;

s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);

figure(1);

subplot(311);

plot(t,s_am);hold on;

plot(t,A+mt,'r--');

title('AMμ÷??D?o??°??°ü??');

xlabel('t');

rt=s_am.*cos(2*pi*fc*t);

rt=rt-mean(rt);

[f,rf]=T2F(t,rt);

[t,rt]=lpf(f,rf,2*fm);

subplot(312);

plot(t,rt);hold on;

plot(t,mt/2,'r--');

title('?à?é?aμ÷oóD?o?2¨D?ó?ê?è?D?o?μ?±è??');

xlabel('t');

subplot(313);

[f,sf]=T2F(t,s_am);

psf=(abs(sf).^2)/T;

plot(f,psf);

axis([-2*fc 2*fc 0 max(psf)]);

title('AMD?o?1|?ê?×');

xlabel('f');

function [t st]=F2T(f,sf)

%This function calculate the time signal using ifft function for

the input %signal's spectrum

df = f(2)-f(1);

Fmx = ( f(end)-f(1) +df);

dt = 1/Fmx;

MATLAB中的信号调制与解调技巧

MATLAB中的信号调制与解调技巧

MATLAB中的信号调制与解调技巧

随着科技的不断发展，无线通信越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。在无线通信系统中，信号调制与解调技巧起到至关重要的作用。而MATLAB作为一种强大的工具，能够帮助工程师们在信号调制与解调方面进行深入研究和实践。

一、 信号调制的基本原理与方法

信号调制是将原始信号（baseband signal）通过改变某些参数来转换为调制信号（modulated signal）。常见的信号调制方法包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

1.1 幅度调制

幅度调制是一种通过改变信号的振幅来调制信号的方法。MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，可以方便地进行幅度调制的模拟和分析。

例如，我们可以使用MATLAB中的ammod函数来模拟幅度调制过程。首先，我们需要准备一个原始信号，可以是一个正弦波或任何其他波形。然后，通过设置调制指数（modulation index）来改变振幅。最后，使用ammod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。

1.2 频率调制

频率调制是一种通过改变信号的频率来实现调制的方法。以调幅电台为例，电台信号的频率会随着音频信号的变化而改变。在MATLAB中，我们可以利用fmmod函数来模拟频率调制过程。

类似于幅度调制，我们需要先准备一个原始信号。然后，通过设置调制指数和载波频率来改变频率。最后，使用fmmod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。 1.3 相位调制

相位调制是一种通过改变信号的相位来实现调制的方法。在数字通信系统中，相位调制常用于传输和提取数字信息。MATLAB中的pmmod函数可以方便地实现相位调制。

与前两种调制方法类似，我们需要先准备一个原始信号。然后，设置调制指数和载波频率来改变相位。最后，使用pmmod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。

二、 信号解调的基本原理与方法

信号解调是将调制信号恢复为原始信号的过程。解调方法通常与调制方法相对应，常见的解调方法包括幅度解调（AM）、频率解调（FM）和相位解调（PM）。

自-通信仿真AM调制与解调MATLAB

自-通信仿真AM调制与解调MATLAB

通信模块设计与仿真报告

学 院

专 业

班 级

学 号

姓 名

通信原理模拟仿真

《通信原理》是通信工程专业的一门极其重要的专业课，内容比较抽象,概念多，是一门难度比较大的课程，通过ＭAＴLAＢ仿真能清晰地理解它的原理和他的过程,信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用,也是通信工程专业必备的知识。 课程设计

报 告 AM调制与解调是信号调制的最基础的调制方式，本次模拟使用MATＬAB2０12进行，包括原始信号，载波信号及其频谱和调制与解调,并显示仿真结果。根据仿真展示AM的调制解调过程，并使用数据结果分析系统性能。

一.AM调制与解调原理

幅度调制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,即载波的幅度随着调制信号而改变的调制,是一种线性调制。

ＡＭ信号的时域表示式:

Ａ０为直流分量，ｍ(t)为调制基带信号,基带信号的幅度小于A0,ｃｏs（wct)为载波信号。AＭ以调信号的波形随调制的基带信号波形呈规律变化。

AM信号的频域表示式：

频域为对ＡM信号进行傅里叶变换所得结果,即所说的频谱。频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移，而且搬移也是线性的。

AＭ调制模型：

mtmstcosct0A

图1.调制器模型

AM的时域波形和频谱如图所示:

时域 频域

图2. 调制时、频域波形

AＭ信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。它的带宽是基带信号带宽的２倍(正负频域)。在波形上,调幅信号的幅度随基带信号的变化而呈正比地变化,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。 AM信号的解调：

解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号。ＡＭ信号的解调有包络解调（非相干解调)和相干解调，本次模拟仿真使用的是相干解调。因为相干解调适用于所有线性调制信号的解调,具有典型的代表性。