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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。
通信原理实验范文实验目的：通过模拟调制解调实验，了解信号的调制解调原理，掌握调制解调的实际操作。
实验器材：信号发生器、调制解调器、示波器、音频放大器、示波器探头、电缆等。
实验原理：调制是指根据原始信号的特点，将其与高频载波进行合成，形成调制后的信号，使其适合于在传输介质上进行传播。
解调是指在接收到调制信号后，还原出原始信息信号的过程。
实验步骤：1.将信号发生器与调制解调器的输入端通过电缆连接。
2.将调制解调器的输出端与示波器的输入端连接。
3.将示波器的输出端通过音频放大器放大后连接至扬声器。
4.打开信号发生器和调制解调器，调节信号发生器的频率和幅度，使其与调制解调器的输入匹配。
5.调节调制解调器的参数，选择合适的调制方式，例如调幅、调频或调相。
6.观察示波器的显示结果，根据示波器的输出调整调制解调器的参数，使得输出信号达到预期效果。
7.调节音频放大器的参数，使得通过扬声器传播出的信号清晰可听。
8.实验结束后，关闭所有设备，整理实验器材。
实验注意事项：1.注意实验过程中的电气安全，避免触电事故的发生。
2.调试设备时，要轻拿轻放，避免损坏设备。
3.调节设备参数时要小心操作，避免造成误操作导致的不良后果。
4.在实验过程中，及时与实验指导老师沟通，遇到问题要及时解决。
实验结果分析：通过完成以上实验步骤，我们可以观察到示波器的输出结果，根据输出结果可以判断调制解调器的参数设置是否正确。
如果输出信号与预期不符，则可以通过调整参数来改善输出效果，直到达到预期目标。
此外，通过观察输出信号的波形，我们还可以分析调制解调的调制方式是调幅、调频还是调相。
总结：通过这个基于模拟调制解调的通信原理实验，我们可以更好地理解通信系统中的调制解调原理。
通过实际操作不仅可以增加理论知识的实践应用，还可以锻炼我们的动手能力和问题解决能力。
这些实验经验对于我们今后从事通信工程方面的工作将提供重要帮助。
实验一：模拟线性调制系统仿真一、实验目的：1、掌握模拟调制系统的调制和解调原理；2、理解相干解调。
二、实验内容：1、编写AM 、DSB 、SSB 调制，并画出时域波形和频谱图。
2、完成DSB 调制和相干解调。
三、实验步骤1、线性调制1) 假定调制信号为m t ，载波c ()cos 2πm f t =()cos 2πc t f t =，f m =1kHz ，f c =10kHz ； 绘制调制信号和载波的时域波形(保存为图1-1)。
2) 进行DSB 调制，；进行AM 调制，DSB ()()()s t m t c t =⋅[]AM ()1()()s t m t c t =+⋅；绘制DSB 已调信号和AM 已调信号的波形，并与调制信号波形进行对照(保存为图1-2)。
3) 用相移法进行SSB 调制，分别得到上边带和下边带信号，SSB 11ˆ()()()()()22Q s t m t c t m t c t =⋅⋅ ，ˆ()sin 2πm m t f t =，()sin 2πQ c c t f t =。
4) 对载波、调制信号、DSB 已调信号、AM 已调信号和SSB 已调信号进行FFT 变换，得到其频谱，并绘制出幅度谱(保存为图1-3)。
2、DSB 信号的解调1) 用相干解调法对DSB 信号进行解调，解调所需相干载波可直接采用调制载波。
2) 将DSB 已调信号与相干载波相乘。
3) 设计低通滤波器，将乘法器输出中的高频成分滤除，得到解调信号。
4) 绘制低通滤波器的频率响应(保存为图1-4)。
5) 对乘法器输出和滤波器输出进行FFT 变换，得到频谱。
6) 绘制解调输出信号波形；绘制乘法器输出和解调器输出信号幅度谱(保存为图1-5)。
7) 绘制解调载波与发送载波同频但不同相时的解调信号的波形，假定相位偏移分别为ππππ,,,8432(保存为图1-6)。
四、实验思考题1、与调制信号比较，AM 、DSB 和SSB 的时域波形和频谱有何不同？2、低通滤波器设计时应考虑哪些因素？3、采用相干解调时，接收端的本地载波与发送载波同频不同相时，对解调性能有何影响？五、提示：1、Matlab只能处理离散值，所以调制信号、载波、已调信号和解调信号都是用离散序列表示的。
实验三模拟线性调制系统实验一、实验目的：1、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的原理2、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的仿真方法3、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的性能二、实验原理：1、幅度调制2、调幅(AM)调制3、双边带（SBS）调制4、单边带调幅（SSB）5、相干解调三、实验内容：设调制信号是频率为2Hz，振幅为1的正弦波，载波信号频率为10Hz，振幅为1的正弦波。
分析并绘制当A=3时的AM调制信号时频特性图、AM信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
分析并绘制DSB调制信号时频特性图、DSB信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
分析并绘制SSB调制信号时频特性图、SSB信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
AM调制DSP调制SSP调制实验四角度调制实验一、实验目的1、掌握调频与调相以及解调的基本原理2、理解模拟通信系统以及模拟调制在通信系统中的作用3、进一步掌握傅立叶变换的原理二、实验原理1、角度调制：（1）角度调制（2）频率调制（3）相位调制2、非相关解调：三、实验内容设载波频率为150Hz，幅度为1；当调频信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调频灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽，分析并绘制该调频信号的解调波形，并与原波形比较；当调相信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调相灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽；分析并绘制该调相信号的解调波形，并与原波形比较；当调频灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤2；当调相灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤3；kf=10kp=50改为kp=10。
实验一模拟线性调制系统仿真实验1实验目的掌握常规AM调制、DSB调制、单边带调制（SSB）的原理和方法，并验证这三种方法的可行性。
并掌握Commsim的常用使用方法。
2实验内容和结果2.1模拟线性调制系统(AM)2.2抑制载波双边带调制（DSB）2.3单边带调制（SSB）3 实验分析3.1模拟线性调制系统(AM)的分析：任意AM 已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)当)()(0t f A t m +=，)cos()(0θω+=t t c c 且A0不等于0时称为常规调幅，其时域表达式为：)cos()]([)()()(00θω++==t t f A t m t c t s c am 3.2抑制载波双边带调制（DSB ）：任意DSB 已调信号都可以表示为DSB S )()()(t m t c t =当)()(0t f A t m +=；)cos()(0θω+=t t c c 且A 0等于0时称为抑制载波双边带调制。
其时域表达式为t t f t m t c t s c DSB ωcos )()()()(==；频域表达式为：C DSB F t s ωω+=([)(C F ωω-+()2)]÷3.3单边带调制（SSB ）：设调制信号为单边带信号f(t)=A m cosωm t ，载波为c(t)=cosωc t 则调制后的双边带时域波形为：2/])cos()cos([cos cos )(t A t A t t A t S m c m m c m c m m DSB ωωωωωω-++==保留上边带，波形为：2/)sin sin cos (cos 2/])cos([)(t t t t A t A t S m c m c m m c m USB ωωωωωω-=+=保留下边带，波形为：2/)sin sin cos (cos 2/])cos([)(t t t t A t A t S m c m c m m c m LSB ωωωωωω+=-=4 实验体会通过此次实验我进一步理解了AM 、DSB 、SSB 的调制方法的原理和方法，以及如何通过Commsim 软件来模拟这一调制的过程。
模拟线性调制系统实验指导书模拟线性调制系统实验一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）几种线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。
2. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）的工作原理的理解。
3. 了解产生调幅波（AM）和抑制载波双边带波（DSB—SC）的调制方式，以及两种波之间的关系。
4. 了解用滤波法产生单边带SSB—SC的信号的方式和上下边带信号的不同。
5. 研究在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。
6. 熟悉正交调幅QAM传输系统的原理及作用。
二、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。
常用的线性调制包括调幅（AM），双边带调制（DSB），单边带调制（SSB），残留边带调制（VSB），正交调幅（QAM）等五种方式。
这些方式是通过基带信号与单一角频率的余c弦载波相乘后再经过适当滤波实现。
在时域上，就是用基带信号m（t）去控制载波f（t）的幅度参数，使其m（t）的规律而变化；它的频域解释是把基带信号的频谱范围搬迁到载波附近的频谱范围上的搬移过程。
在接收端，如果采用相干解调，在本地载波保持同步关系时，都能正确的解调。
但是当本地载波存在相位误差或频率误差时，不同的调制方式受到的影响是不同的，当只有相位误差时，SSB制式的输出不受影响，AM和DSB制式的输出幅度有所下降，而QAM制式则产生路间窜扰。
在本地载波有频率误差时，SSB 制式的输出使频谱有所偏移，对于话音信号传输而言，频差在20Hz以内时，人耳可以容忍；而对于其他制式，输出会产生严重失真。
本实验利用平衡调制方式进行模拟连续波的调制与解调。
可分别组成AM、DSB、SSB、VSB、QAM五种调制方式的产生原理。
1. 调幅（AM）信号调幅的原理是基带信号()Sam t的包m t去控制高频载波的幅度，使已调信号()络随基本信号成正比例的变化。
设正弦载波：()cos c f t t ω= 调制信号：0()'()m t m m t =+则已调制信号：00()['()]cos cos '()cos AM c c c S t m m t t m t m t t ωωω=+=+ 其中：m 0代表外加直流分量， '()m t 代表基带信号。
()AM S t 便是有载波分量的双边带调制信号。
0cos c m t ω代表载波项。
'()cos c m t t ω代表DSB 项。
调幅信号的包络应与基带信号成比例变化。
显然AM 调制不产生过调制的条件是0max |'()|m m t >，若这个条件不满足，那么AM 信号的包络就与基带信号'()m t 不同而产生过调失真。
2. 双边带（DSB —SC ）信号常规调幅波含载波分量，而载波分量不携带任何有用信息，因而AM 波调制的效率较低。
如果我们抑制掉基带信号的直流分量，得到的响应S DSB （t ）便是无载波分量的双边带调制信号（DSB —SC ），在常规线性调幅（AM ）中，令00m =，也就是将载波分量抑制掉，就可得到DSB —SC 信号，DSB S ()'()cos c t m t t ω=。
3. 单边带（SSB —SC ）信号双边带调制信号频谱中含有携带同一信息的上、下两个边带。
因此，我们只需传送一个边带信号就可以达到信息传输的目的，以节省传输带宽、提高信道利用率。
这就是单边带调制（SSB —SC ）。
产生SSB 信号有移相法和滤波法。
本实验采用滤波法，即，将已产生的双边带信号通过一个带通滤波器，根据该滤波器传递函数的不同，可分别得到下边带信号和上边带信号。
SSB 信号可表示为：^()()cos ()sin SSB c c S t m t t m t t ωω=+式中：^()m t 是m （t ）的所有频率成分移相/2π-的信号，称为()m t 的希尔伯特信号。
式中符号取“—”产生上边带，取“+”产生下边带。
4. 残留边带（V DSB ）信号SSB 信号与AM 和DSB 信号比较，具有带宽窄的优点，但工程上实现却比较困难，为了克服这种困难，提出了残留边带调制方式。
5. 正交幅度调制（QAM ）信号用同一载频但相位正交的两个载波分别对两路独立的信号进行DSB —SC 调制，两个已调信号可以同时在同一信道的同一频带内传输。
到了接收端，分别用相位正交的载波进行同步解调。
这种方法称为正交幅度调制，平均每路占用的带宽与SSB 方式相当。
设同相滤波()c f t 为：()cos c c f t t ω= 正交载波为0()f t 为：()sin Q c f t t ω=两路独立的信号分别为12()()m t m t 和，分别进行DSB 调制，得到1122()()cos ()()cos c c S t m t tS t m t tωω==相加后得到总信号()QAM S t 为：1212()()()()cos ()sin QAM c c S t S t S t m t t m t t ωω=+=+三、实验系统的组成本实验系统是采用Analog Signal System 应用最广泛的PC 机和Windows 操作系统作为软硬件平台，使用MATLAB 软件的SIMULINK 的集成开发工具实现对AM 、DSB 、SSB 、VSB 及QAM 系统的调制与解调的仿真。
每个子系统都是由各个模块组成，实验时，可以在系统上进行参数的设置与更改。
可对上述调制与解调各种参数进行更为深入的研究。
四、实验系统功能1常规调幅（AM ）Amplitude modulation and demodulation （AM ） [sim] 2抑制载波双边带（DSB —SC ）调制与解调 DSB —SC modulation and demodulation [sim] 3抑制载波单边带（SSB —SC ）调制与解调 SSB modulation and demodulation [sim] 4残留边带（VSB ）调制与解调 5正交幅度调制（QAM ）与解调Quadure amplitude modulation and demodulation IQ五、实验步骤及内容在PC 机上以windows 操作系统作为软件平台，启动windows 后，双击MATLAB 图标，进入界面菜单，它是系统所实现的实验功能选择框图。
图1－1系统菜单它的功能：选择实验类型，并给出该类型实验的信息内容，同时列出该类型中的实验项目。
在选择了具体实验项目之后，可利用按钮Run来运行实验。
选择Analog Signal System（模拟信号系统），就进入了实验系统。
在选择要具体实验的项目之后按Run按钮，进入AM仿真实验窗口。
（一）、常规幅度调制（AM）图略。
AM仿真参数值框图。
名称幅度（伏）频率（Hz）波形相位调制信号f（t）1 400 正弦载波信号carrier 1 32000 正弦/2π直流分量A2本地载波local carrier 1 32000 正弦/2π低通滤波器butter0~6000按Simulation按钮，再按start钮，系统便开始进行仿真运行。
1. 从Scopel可观察到已调制（AM）波与调制f（t）波的对比图形。
观察并记录之。
单击，便可激活对全波、x轴、y轴的放大，鼠标左键放大，右键还原。
由Scope2可观察到解调波形与调波形的对比波形，观察并记录之。
2. 由FFTScope1、FFTScope2可分别观察到调制信号、已调信号的频谱，观测并记录。
3. 调整直流分量（双击直流分量图标，将原值A=2，改为A=0.5，按Apply按钮），其他参数不变。
（观测后请返回原值）再观测Scope1，将波形记录下来。
调节本地载波的频率或相位（双击本地载波图标，将原值频率或相位进行改动）使其相位为/6π，或频率为32020。
步骤同上。
再从Scope2上观测解调结果，并记录。
（二）、抑制载波双边带调制（DSB—SC）关闭上述仿真实验窗口，选择DSB—SC modulation and demodulation[sim]按Run按钮，进入DSB仿真实验窗口。
图略。
仿真步骤同上1. 从Scope1可获得抑制载波双边带调幅波形与载波波形的对比，在时间范围0.0015—0.00135s内放大Scope1，在0.00125s处可观看到翻现象。
2. 从FFT Scope1、FFT Scope2可分别观测到调制信号，已调制信号的频谱。
3. 从Scpoe2可观测到解调波形与调制波形的对比情况；（DSB未经过高斯信道）FFT Scope3可观测到解调信号的频谱。
观测上述波形与频谱并记录。
4. 从Scope2观测DSB经过高斯信道后调制与解调波形的对比。
5. 调整本地载波信号的相位，使其为/6π，其他不变，（步骤同上）。
从Scope2观测解调波形的幅度变化。
6. 调整本地载波的频率，±20Hz，其它不变，从Scope2观测解调波形。
（三）、单边带调制（SSB）关闭上述仿真实验窗口返回到界面菜单。
选择SSB modulation and demodulation [sim]按Run按钮，进入SSB仿真窗口。
图略。
实验步骤同上1. 从Scope1可获得上下边带波形与载波波形的对比。
2. 从FFT Scope1、FFT Scope2可分别观测到调制信号、单边带信号的频谱。
3. 从Scpoe2可观测到解调波形与调制波形的对比图形。
从Scope3可观察到下边带解调波形与调制波形的对比图形。
4. 调整本地载波频率1000Hz，其它不变，从Scope2观测解调信号的频偏。
5. 调整本地载波的相位，使其偏移/6π，其他不变，从Scope2、Scope3观测解调信号的附加相移。
（四）、残留边带调制（VSB）关闭SSB仿真实验窗口，从界面菜单中选择VSB modulation and demodulation [sim]按Run按钮进入VSB仿真窗口。
图略1. 从FFT Scope1观测双边带信号的频谱，从FFT Scope2观测VSB调制波形的频谱。
从FFT Scope3观测未经低通滤波器滤波的解调信号频。
2. 从Scope1观测VSB的波形，从Scope2观测调制信号与解调信号的对比波形。
观测上述波形与频谱并记录。
（五）、正交幅调制（QAM）关闭VSB仿真实验窗口，进入界面菜单，选择Quadure amplitude modulation and demodulation IQ，按Run按钮进入QAM仿真窗口。
