基于LabView的幅度调制

1、瓜彳的杨歲调制学生：学号：指导教师：日期：1实验任务本实验的目的是根据理论课上学习的模拟调制(am)相关知识，在labvtew平台上完成一个八m 演示程序，实现简单的am调制。0标是使学生初步了解图形化的编程方式，并学习labview的操作 以及基本模块的使用和调试方法，为后续实验奠定基础。2理论分析幅度调制(ampl i tude modulation, am)是一种模拟线性调制方法。频域上，已调信号频谐是基 带调制信号频谱的线性位移；在时域上，己调波包络与调制信号波形呈线性关系。am调制的裁波信 号通常是岛频正弦波，作为载体来传递信源信号中的信息。调制结果是一个双边带信号，中心是载波 频率

2、，带宽是原始信号的两倍。调制信号的数学表达式为：sam) = xx)= 4) cos(6oct + %) + cos(叫.z + 代)(或 2-1)式中，m(z)是调制信号，其直流分量为z%,交流分量为；c(f)是载波信号，其为角频率为叫.、初始相位为氏的余弦信号。从(式2-1)我们能够得出幅度调制的己调信号就是m(z)和c(z)的乘积。为了实现m(z)能够对（式 2-2）载波信号的幅度实现线性调制，m(z)应该包含直流分fi来保证m(z)20,也就是这样的话才能够保证的包络完全在时间轴上方，如图2-1所示。图2-1时域波形根据(式2-2),为避免产生“过调幅”现象而导致包络检波的结果严重失真

3、，因此定义一个重 要参数：pama)<i（式 2-3）式中，称凡m为调幅指数，或调幅深度；人代表信源信号/以的最大幅值。一般/?am不超过0.8。 下而对am调制在频域上进行分析。e_风(式 2-4)对于（式2-1）,我们能够直接通过傅里叶变换得到其频域表达式，如（式2-4）所示。,/ () = 2o + 叫)+ 厂(仞 + na8co - 690) + fp) - 0)-频谱如图2-2所示:载频信号am调制边带frequency图2-2调幅信兮频谱巾于软件无线电的核心思想是对天线感应的射频模拟信号尽可能地直接数字化，将其变为适合于 数字信号处理器（dsp）或计算机处理的数据流，然后由软

4、件（算法）來完成各种各样的功能，使其 具有更好的可扩展性和应川环境适应性，故而对信源信号的各种调制与解调过程都是在数字域实现的。3实验步骤打开该vi，检杏己经提供给你的前面板和程序框图。你需要在程序面板进行编程，以完成一个 单音信号的幅度调制。在完成这个vt后，改变载波以及调制信号的幅度和频率，能观察到己调信号 在吋域和频域上的变化。图3-1展现了完成程序在运行吋的前ifij板：模拟幅度调制q20kow0150m0240k60k so«c ioa401m40 xoofcmk sookeook800kim0擎kjv«s0 12 179107 仍 w7 .5.j7w720000

5、040000060000080000010000000123410图3 1完成程序的前而板1）添加一个“正弦波形”控件，将“载波频率”控件连接到其频率输入端，并将采样信息中的 “每秒采样率”设賈为10m、波形的采样数设賈为“300k”。再在而板上添加一个“multiply, vi”控件,将第一个“正弦波形”控件的输出和“载波频率”控件相乘，输出连接到“carrier signal” 图形s示控件用來s示载波信号。2）再添加一个“正弦波形”控件，采样信息设置为与第一个控件相同，并将“调制频率”和“调 制幅度”控件分别连接到频率和幅值输入端。3）添加两个“转换到动态数据”控件，分别将两个“正弦波形

6、”控件的输出波形转换为动态数 据。4）添加一个“add.vi”控件和一个“multiply, vi”控件，将第二个“正弦波形”控件转换为动 态数据后的输出与“载波幅度”相加后再与第一个“正弦波形”控件转换为动态数据后的输出相乘。 相乘后的输出连接到“am modulated signal （time domain）”图形显示控件，用来显示调制后的am 信号的时域波形。5）添加一个“ fft power spectrum and psd. vi”控件，将4）中相乘后的输出连接到“时间 信号”输入端，并将“显示为db”输入端设置为true。最后将控件的输出连接到“am modulated sign

7、al （frequency domain） v图形显示控件，川来显示调制后的am信号的频域波形。以下图3-2为可视化程序框图:图3-2可视化程序框图单击运行按钮来执行你的vi,改变载波、调制幅侪和频率取值，杏看这些参数对信号幅度调制 过程的影响。4结论及分析我们小组按照要求的实验步骤连接各个控件，并且改变载波、调制幅伉和频率取伉，看到了这些 参数对信兮幅度调制过程的影响，下面是得到的相应的幅度调整图像。模拟幅度调制100k300k500k600k800k 1mmttm9 5-5 oxwol aooois 0.000200000150.0002丨mmx訾3m623 a 公-，、2.w5012s4

8、567s910401m419217.1020k40 m 80k10c»678910图4-1常规调幅波形模拟幅度蹦nt 助titrnu2脚$45678910012345678910鬱图4 2过调幅5扩展问题(1) 幅度调制屮为什么要抑制载波？对于am信号來说抑制载波的双边带信号可以增加多少功效? 答：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,简称双边带调制(dsb)。dsb的调制效率为100%。(2) 简述dsb、ssb、vsb的概念和实现方式。分析并比较dsb和ssb的抗噪声性能。答：概念：均为幅

9、度调制，am是调幅，带载波；dsb是抑制载波的调幅，可增加功率效率，但两 个边带均传输相同的信息：ssb单边带抑制了一个边带，相对dsb减少了一半带宽，因此带宽效率翻 番，其中，抑制下边带的称力usb，抑制下边带的称为lsb，两个边带也可以分别传输不同的信息， 称为isb;由于单边带实现上对滤波器要求较高，因此在此基础上出现残留边带，即vsb。实现方式： dsb 时域：susn(t) = m(t) cos wot 频域：susb(w) = l/2m(w+ w0) + l/2m(w w0) ssb 时域：slsb(t) =l/2m(t) cos wot +l/2"m(t) sin wo

10、t 频域：slsb(w) = sdsb * iil(w)=51",);(0< mq/v1/v ':"/(似)='(t)< 69otzss() = s脚(必)(似)；hg(co)=图5-1 dsb与ssb信号波形 vsb 时域：svs“t) =l/2m(t) cos wnt +l/2"m(t) sin wot频域：svsb(w) =1/2 m (w+wo) +m (wwo) *hvsb (w)dsb与ssb抗噪声性能比较：从表而上看，gdsb=2, gssb= 1»但不能说双边带系统的抗噪性能优于 单边带一倍。实际上，由于双边带

11、系统的带宽dsb是单边的2倍，故噪声功率的输入也大于2倍， 尽管g相差2倍，两者抵消。实际上，双边带和单边的抗噪性能是相同的。sds 13(f) hvsb() svs!3(t)hvsb(co)图5-2 vsb信号波形根据己学知识简述幅度凋制有哪些解凋方成，它们的基木原理是什么，各有什么优缺点?答：相干解调图5-3相丁解调原理图w(/)cos2+ w(/)】+ 丄d0 +w(，)jcos2。/2 2制信号由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调-(a)«(/)优缺点：相t解调的关键足必须产生一个与调制器同频同相位的的载波。如果同频同相位条件得

12、 不到满足，则会破坏原始信号的恢复。但是若不考虑载波的恢复则得到的波形失真小。©包络检波阁5-4包络检波器原理串联型包络检波器，电路由二极管d、电阻r和电容c组成。当rc满足条件- << ao « 时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即 包络检波器输出的信号中，通常含有频率为wc的波纹，可由lpf滤除。包络检波法属于相干解调法，其特点是：解调效率高，解调器输出近似为相干解调的2借；解调 电路简单，特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实现难度。故儿乎所有的 调幅（am）式接收机都采用这种电路。（4）什么是门限效应？ am信号采用包络检波时为什么会产生门限效应？为什么相干解调不存在 门限效应。答：门限效应，就是当包络检波器的输入信噪比降低一个特定的数值后，检波器的输出信噪比出 现急剧恶化的一种现象。am信号调制的是幅度，当幅度比较低的时候，是可以正常的，但一旦同幅度超过了某一级器件 的最高电压范围时，就会发生削顶失真，信号越强，那么信号中位于最高输出电压的时间就越长，这 种情况就叫信号的肌塞。噪声与信号可以分开进行解调，而解调器输出端总是单独存在有川信号项。6心得通过本次试验，我们再一次复习丫以前学过