实验一(模拟调制系统调制及解调模拟)

现代通信系统第三版课程设计1. 项目概述本课程设计基于《现代通信系统》（第三版）一书，目的是通过实践的方式深入理解课本所涉及的各种通信系统技术，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

本课程设计包含以下三个部分：1.模拟调制与解调技术实验2.数字调制与解调技术实验3.信道编码与译码实验2. 实验设备2.1 模拟调制与解调技术实验设备•信号发生器•功率放大器•带通滤波器•相移电路•同步解调电路•示波器2.2 数字调制与解调技术实验设备•数字信号发生器•数字信号处理器•有限冲激响应（FIR）滤波器•频率域均衡器•同步解调器•示波器2.3 信道编码与译码实验设备•卷积码编译解码器•RS码编码解码器•码间隔交织器•示波器3. 实验内容3.1 模拟调制与解调技术实验3.1.1 实验一（模拟调制）使用信号发生器产生一个理想低频信号，通过功率放大器和带通滤波器对其进行一定程度的放大和限带，然后将其输入到相移电路中进行调制，得到调制信号后可以使用示波器观察两个信号的波形。

3.1.2 实验二（模拟解调）将调制信号通过同步解调电路后进行解调，并用示波器观察解调后得到的信号波形是否与原信号一致。

3.2 数字调制与解调技术实验3.2.1 实验三（PSK调制）使用数字信号发生器产生一个二进制比特流，通过FIR滤波器和频率域均衡器处理后进行PSK调制，观察调制信号波形。

3.2.2 实验四（PSK解调）将调制信号通过同步解调电路解调，观察解调后得到的信号波形是否正确。

3.3 信道编码与译码实验3.3.1 实验五（卷积码编解码）使用卷积码编码器对一串输入比特流进行编码，并通过噪声信道将编码后的信号传输。

接收端使用相同的卷积码进行解码，并观察比特错误率（BER）与信噪比（SNR）之间的关系。

3.3.2 实验六（RS码编解码）使用RS码进行编码和解码，观察RS码的纠错性能。

3.3.3 实验七（码间隔交织）使用码间隔交织器对一串输入比特流进行交织，使得相邻的比特尽可能被分离，降低误码率。

实验一：模拟调制系统调制及解调模拟实验要求：1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；2、 上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。

3、 以电子形式在规定日期提交实验报告。

实验指导一、线性调幅1. 普通调幅原理介绍： 普通调幅即：AM 幅度调制 ，常规双边带幅度调制(Double-SideBand Modulation Passband)其中输入信号是u(t),输出信号是y(t)，y(t)是个实信号，若u(t)=0cos u t Ω，则有0()(())cos(2)()(cos())cos(2)c c c a c a cy t u t U f t y t U m t f t u m U απθαπθ=++=+Ω+=① 其中，α是输入信号的偏移，c f 是载波频率，θ是初始相位（设θ=0），c U 是载波幅度，a m 是调制指数。

传输载波时，α=1；不传输载波时，α=0。

()(1cos )cos ()cos cos()cos()22c a c a a c c c c y t U m t t m my t U t t t ωωωω=+Ω=++Ω+-Ω ② 由②得出，幅度调制的结果含有：载波c ω、上边带()c ω+Ω、下边带()c ω-Ω的成分，双边带幅度调制的输出包含了载频高端和低端的频率成分。

参数说明：DSB AM Modulator Passband(双边带频带幅度调制器)的主要参数DSB AM Demodulator Passband(双边带频带幅度解调器)的主要参数系统仿真框图：本例中信源是一个幅度为0.7，频率为8HZ的正弦信号。

各模块的参数设置：结果显示：AM幅度调制后信号的频域图：（可见载频两旁的边带成分）AM幅度调制后信号的时域图：系统仿真中示波器的波形图：（分别为调解波形、原始波形和调制波形）2.双边带调制原理介绍：即：双边带抑制载波幅度调制，为了提高调制效率，在双边带幅度调制的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这样就形成了双边带抑制载波幅度调制。

一、实验目的通过本次实验，加深对通信技术基础理论知识的理解，掌握通信系统基本原理，提高实际操作能力，培养团队协作精神。

二、实验背景通信技术是现代社会发展的重要基础，涉及信息传输、交换和处理等多个方面。

通信技术基础课程主要介绍了通信系统的基本原理、通信方式、传输介质、信道编码与调制等技术。

本次实验旨在让学生通过实际操作，加深对通信技术基础理论知识的理解。

三、实验内容1. 实验一：模拟通信系统（1）实验目的：了解模拟通信系统的基本原理，掌握模拟信号调制和解调方法。

（2）实验步骤：1）搭建模拟通信系统实验平台；2）发送端调制信号；3）接收端解调信号；4）观察解调信号与发送信号的波形对比。

2. 实验二：数字通信系统（1）实验目的：了解数字通信系统的基本原理，掌握数字信号调制和解调方法。

（2）实验步骤：1）搭建数字通信系统实验平台；2）发送端调制数字信号；3）接收端解调数字信号；4）观察解调信号与发送信号的波形对比。

3. 实验三：信道编码与调制（1）实验目的：了解信道编码与调制的基本原理，掌握信道编码与调制方法。

（2）实验步骤：1）搭建信道编码与调制实验平台；2）进行信道编码与调制操作；3）观察编码与调制后的信号波形；4）分析信道编码与调制效果。

四、实验结果与分析1. 实验一：模拟通信系统实验结果表明，模拟通信系统在调制和解调过程中，信号波形发生了一定的变化。

调制后的信号与原始信号相比，具有更高的频带利用率，但易受噪声干扰。

解调后的信号与调制信号相比，存在一定的误差，这是由于调制和解调过程中的非线性失真所导致的。

2. 实验二：数字通信系统实验结果表明，数字通信系统在调制和解调过程中，信号波形发生了一定的变化。

调制后的信号与原始信号相比，具有更高的频带利用率，且抗干扰能力强。

解调后的信号与调制信号相比，误差较小，这是由于数字通信系统采用信道编码技术，提高了信号的抗干扰能力。

3. 实验三：信道编码与调制实验结果表明，信道编码与调制技术在提高信号抗干扰能力方面具有显著效果。

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。

通信原理实验大全引言：通信原理是指利用一定的物理媒介将信息从发送者传递到接收者的过程。

通信原理实验是通信原理课程中的重要内容，通过实验可以加深对通信原理的理解，掌握通信原理的基本原理和技术。

本文将介绍几个通信原理实验的具体步骤和实验原理。

实验一：模拟调制与解调技术实验目的：熟悉模拟调制与解调技术的基本原理和方法，掌握AM，FM，PM的调制与解调过程。

实验步骤：1.使用函数发生器产生载波信号。

2.使用调制信号（如语音信号）对载波进行调制。

3.对调制后的信号进行解调，获得原始信号。

4.分析解调后的信号与原始信号的相似性。

实验原理：模拟调制是将载波信号与调制信号进行相互作用，在载波上叠加调制信号的变化。

调制信号可以是模拟信号，如语音信号，也可以是数字信号。

调制后的信号通过传输媒介传递到接收端，接收端通过解调技术将信号还原为原始信号。

实验二：数字调制与解调技术实验目的：熟悉数字调制与解调技术的基本原理和方法，掌握ASK，FSK，PSK等数字调制与解调过程。

实验步骤：1.使用函数发生器产生数字信号。

2.将数字信号进行调制，如ASK调制、FSK调制、PSK调制等。

3.对调制后的信号进行解调，获得原始数字信号。

4.分析解调后的信号与原始数字信号的相似性。

实验原理：数字调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，通过将数字信号与载波进行相互作用，改变载波的一些特性来实现信号传输。

数值调制通常使用正弦波作为载波信号。

解调则是将调制信号还原为原始数字信号的过程。

实验三：信道编码和解码技术实验目的：熟悉信道编码和解码技术的基本原理和方法，掌握卷积码、纠错码等编码与解码过程。

实验步骤：1.使用编码器将原始信息进行编码。

2.对编码后的信息添加噪声进行模拟信道传输。

3.使用解码器对接收到的编码信息进行解码。

4.比较解码后的信息与原始信息的相似性。

实验原理：信道编码是为了提高信道传输的可靠性和容错性，通过在原始信息中添加冗余数据，使得在传输中出现的错误可以被检测和纠正。

模拟调制系统~幅度调制（⼀）⼀、信号的调制在通信系统中，信源输出的是由原始信息变换成的电信号，这种信号通常具有较宽的频谱，并且在频谱的低端分布较⼤的能量，称为基带信号。

但是多数信道是低频端受限的，⽆法长距离传输低频信号。

因此在传输过程中需要将基带信号所蕴含的信息转载到⾼频载波上，这⼀过程叫做信号的调制。

⽽在接收端将接收到的信号进⾏解调，以获取传递的信息。

⼆、调制定理我们知道⼀个余弦函数的傅⾥叶变换为\cos(w_0t)<\frac{Fourier}{}>\pi [δ(w+w_0)+δ(w-w_0)]那么⼀个信号m(t)与之相乘，其结果的傅式变换为\pi [M(w+w_0)+M(w-w_0)]，它所表⽰的物理含义就是是信号m(t)的幅度谱M（\omega）分别向⾼频和低频搬移\omega_0。

我们将信号m(t)看作信源所产⽣的最⾼频率为\omega_m低频宽带信号，要使其能够在信道上传输，就可以乘以⼀个频率⾼到⾜以匹配信道的余弦信号（即⾼频载波），使其所包含的频谱信息都搬移⾄[\omega_0-\omega_m,\omega_0+\omega_m]的位置，这就是调制定理。

调制的过程实质是完成信息的转载。

三、希尔伯特变换在信号处理领域中，⼀个实信号的希尔伯特变换(Hilbert transform)是将其通过⼀个冲激响应为h(t)=\frac{1}{\pi t}的系统所得到的输出信号。

该系统的频率响应为H(j\omega)=-sgn(\omega)。

这种变换所表⽰的物理含义为信号正频域的部分相移-\frac{\pi}{2}，信号负频域的部分相移\frac{\pi}{2}。

欧拉公式e^{j\omega_0t}=cos(\omega_0t)+jsin(\omega_0t)中我们可以将cos(\omega_0t)与sin(\omega_0t)看作⼀对希尔伯特变换，⽽任⼀实信号x(t)均可表⽰为⼀系列e^{j\omega_0t}的线性组合，那么x(t)与其希尔伯特变换也可以通过这种⽅式扩展成⼀个复信号，⽅便信号的处理。

实验一 16QAM调制与解调仿真一、实验目的（1）掌握16QAM调制与解调原理。

（2）掌握Matlab/Simulink仿真软件使用方法。

（3）设计16QAM调制与解调仿真电路，观察同相支路、正交支路波形及16QAM星座图。

二、实验环境与仪器Windows98/2000/XP、Matlab（R2010a）/Simulink三、实验内容1、熟悉地掌握了MATLAB软件在通信系统设计与仿真的基本步骤与方法。

2、搭建16QAM调制解调仿真系统；3、运行仿真系统，得出各模块部分的波形及并进行分析。

四、实验原理1、16QAM调制原理16QAM是用两路独立的正交4ASK信号叠加而成，4ASK是用多电平信号去键控载波而得到的信号。

它是2ASK体制的推广，和2ASK相比，这种体制的优点在于信息传输速率高。

正交幅度调制是利用多进制振幅键控（MASK）和正交载波调制相结合产生的。

16进制的正交振幅调制是一种振幅相位联合键控信号。

16QAM的产生有2种方法：（1）正交调幅法，它是有2路正交的四电平振幅键控信号叠加而成；（2）复合相移法：它是用2路独立的四相位移相键控信号叠加而成。

这里采用正交调幅法。

16QAM正交调制的原理如下图1.1所示。

图1.1 16QAM调制器组成框图图中串/并变换器将速率为Rb的二进制码元序列分为两路，速率为Rb/2。

2-4电平变换为Rb/2的二进制码元序列变成速率为RS=Rb/log216的4个电平信号,4电平信号与正交载波相乘，完成正交调制，两路信号叠加后产生16QAM信号。

在两路速率为Rb/2的二进制码元序列中，经2-4电平变换器输出为4电平信号，即M=16。

经4电平正交幅度调制和叠加后，输出16个信号状态，即16QAM RS=Rb/log216=Rb/4，本实验采用便是这种方式。

2、QAM解调原理16QAM信号采取正交相干解调的方法解调，解调器首先对收到的16QAM信号进行正交相干解调，一路与cosωct相乘，一路与sinωc t相乘。

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。