综合性-信号的幅度调制和解调Word版

1、本科学生综合性实验报告学号 114090315 姓名 李开斌 学院 物理与电子信息学院 专业、班级 11电子实验课程名称 信号分析与处理 教师及职称 李宏宁 开课学期 2013 至 2014 学年 下 学期 填报时间 2014 年 6 月 18 日云南师范大学教务处编印一 实验设计方案及内容实验序号13实验名称综合性 信号的幅度调制和解调实验时间2014-6-18实验室同析3栋3131、设计要求 为了加深理解信号幅度调制与解调的基本原理； 认识从时域与频域分析信号幅度调制和解调过程； 掌握信号幅度调制和解调的实现方法，以及信号调制的应用； 应用Matlab软件实现信号的调制与解调。2、设计原理

2、连续时间信号的幅度调制与解调是通信系统中常用的调制方式，其利用信号傅里叶变换的移频特性实现信号的调制。2.1 抑制载波的幅度调制与解调 对消息信号x(t)进行抑制载波的正弦幅度调制的数学模型为： y(t)=x(t)cos(wct)式中：cos(wct)为载波信号； Wc为载波角频率。 若信号x(t)的频谱为X(jw),根据傅里叶变换的频移特性，已调信号y(t)的频谱Y(jw)为： Y(jw)=12X(j(w+wc)+X(j(w-wc) 设调制信号x(t)的频谱如图a所示，则已调信号y(t)的频谱如图b所示。可见正弦幅度调制就是将消息信号x(t)“搬移”到一个更合适的传输频带上去，这种方法中已调

3、信号的频带宽度是调制信号频带宽度的两倍，占用频带较宽。 然而在接收机端，通过同步解调的技术可以将消息信号x(t)恢复，这可由： x0(t)=y(t)cos(wct)=12x(t)1+cos(2wct) =12x(t)+ 12x(t)cos(2wct)图一 抑制载波的幅度调制 x0(t)的频谱如图二所示，将x0(t)通过低通滤波器可以滤除2wc为中心的频谱分量，便可恢复x(t)。图二 抑制载波的幅度解调以上解调方式称为同步解调，其要求接收端与发送端的载波信号必须具有相同的载波频率和初始相角，这在实际应用中存在一定的难度，另一种解调方式可以不受此条件约束，称为非同步解调方法。2.2 含有载波的幅度

4、调制与解调 为实现信号的非同步解调，在信号幅度调制过程中，一个正的常数A需要叠加到信号x(t)使得x(t)+A>0,若调制信号x(t)满足|x(t)|K,则当A>K时，就可以保证x(t)+A>0。一般称m=KA为调制指数。 已调信号y(t)的时域表示式为:y(t)=x(t)+Acos(wct)已调信号y(t)的频谱为:Y(jw)=12X(j(w+wc)+X(j(w-wc)+A(w+wc)+(w-wc) 设调制信号x(t)的频谱如下图a所示，则已调信号y(t)的频谱如图b所示。图三 含有载波的幅度调节 由于已调信号包含正弦载波分量，因此一个包络检波器就可以实现对已调信号y(t)

5、的解调，非同步解调的时域分析如下图四所示，在信号非同步解调中，由于已调信号包含正弦波分量，因此发射端的发射功率中包含了正弦载波信号的功率，从而降低了发送效率。图四 非同步调制与解调 根据傅里叶变换的对称性，对于实调制信号x(t),其频谱都对称地存在于正、负频率上。信号经过幅度调制后，已调信号的有效频宽为调制信号有效频宽的2倍，因此，以上两种调制方式都称为双边带幅度调制。 该实验需用到Matlab软件，然而Matlab软件提供该实验两个函数，即：modulate和demod函数，实现了信号的调制与解调，化简了通信仿真和信号的调制与解调的分析过程。信号调制函数modulate使用格式为：y=mod

6、ulate(x,FC,FS,method,opt)其中：Fc为载波信号的截频； Fs为信号的抽样频率； method为所需要的调制方式； opt为选择项，只有某些调制方法才应用此项； y为已调信号。信号的解调函数：demod的使用格式为：x=demod(Y,Fc,Fs,method,opt)函数中定义的参数与解调函数的参数的定义一样。x为解调函数，Y为已调函数。除此解调与调节函数之外，还可以根据信号的调制与解调原理，直接使用Matlab的数学计算函数实现信号的调制与解调。即：抑制载波双边带幅度调制的Matlab计算表达式：y=x.*cos(2*pi*Fc*t)含有载波双边带调制的Matlab计

7、算表达式：y=(x-opt).*cos(2*pi*Fc*t)本实验主要研究抑制载波信号的调制与解调和含有载波的幅度调制与解调。3实验设备计算机一台 Matlab软件4. 注意事项：（1）在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换，在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的；（2）Matlab中两个信号相乘表示为x.*y,中间有个.即点乘，同样两个信号相除也有个点除x./y；（3）使用MATLAB编写程序时，应新建一个m文件，而不是直接在Comandante(命令窗口)下编写程序；（4）在使用atlab编程时，应该养成良好的编写习惯和技巧；（5）该实验中，抑制载波幅度的调节为同步调节，求要接收端与

8、发送端必须具有相同的载波频率和初始相角。而非同步调节则不需要受此条件的约束。5实验数据处理方法图像法、比较法、观察法6参考文献1陈后金，等.数字信号处理.2版M.北京：高等教育出版社，20102 3朱柱,边缘检测技术研究D,苏州：苏州大学，2010 年4何东健，耿楠，张义宽等.数字图像处理M.西安：西安电子科技大学出版社.2003.5 王娜，李霞一种新的改进Canny边缘检测算法深圳大学学报，20056 Coskun B, SankurB,Memon N. Spatio-temporal transform based video hashing J. IEEE Transactions on

9、 Multimedia, 2006, 8 (6): 1190-1208.二实验报告1实验现象与结果 若载波信号的频率为100Hz,对频率为10Hz的正弦信号进行抑制载波的双边带幅度调制。解：该实验的程序如下：Fm=10;Fc=100;Fs=500;%抽样频率500Hzk=0:199;%待分析长度t=k/Fs;x=sin(2*pi*Fm*t);y=x.*cos(2*pi*Fc*t);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);%时域波形title(时域波形);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);%幅频特性title

10、(幅频特性); 采用Matlab自带的调制函数：y=modulate(x,FC,FS,method,opt)也可实现该实验的结果；程序如下所示：Fm=10;Fc=100;Fs=500;x=sin(2*pi*Fm*t);subplot(2,1,1);y= modulate(x,Fc,Fs);plot(y);title('时域波形');subplot(2,1,2);Y=fft(y,256);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);title('幅频特性');实验现象如图五所示：图五 已调信号时域波形与幅频特性实验结果：、实现抑制载波的幅度调制，已

11、调信号y(t)=x(t)cos(wct),式中：x(t)为调制信号，cos(wct)为载波信号。此处可以取x(t)=cos(wmt),wc=80 rad/s,wm=10 rad/s。 分析调制信号x(t)的频谱，绘出其时域波形和频谱。解：用Matlab实现该实验，程序如下：Wm=10*pi;x=cos(Wm*pi*t);subplot(2,1,1);plot(x);title('时域波形');subplot(2,1,2);X=fft(x,256);plot(-128:127,fftshift(abs(X);title('幅频特性');实验现象如图六所示：图六 时

12、域波形与幅频特性 分析已调信号y(t)的频谱，绘出其时域波形和频谱。解：该实验Matlab程序如下：Wm=10*pi;Wc=80*pi;Fc=Wc/(2*pi);Fm=Wm/(2*pi);k=0:199;Fs=500;t=k/Fs;x=cos(Wm*pi*t)subplot(2,1,1);y= modulate(x,Fc,Fs);plot(y);title('时域波形');subplot(2,1,2);Y=fft(y,256);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);title('幅频特性');实验现象如图七所示：图七 时域波形与幅频特性2实

13、验总结利用 MATLAB 实现信号的幅度调制与解调。 在此次设计中我将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析此次课程设计的任务和要求，然后按照分析的结果进行实际编程操作，检测和校正，再进一步完善程序。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，还有一些出现的未知问题。我都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正，对一些疑难问题我也认真在网上查资料解决。原本我对课本里的知识只知道一点皮毛，根本就不理解更别说运用了，不过经过一周的设计，不得不去认真看书，分析各个知识点。从中对课本内容更加了解。通过此次的设计，我加深了对课本知识的认识理解，对电路设计方法和 MATLAB 语言也有了深入的认识。在设计过程中，我发现了不少问题。首先，自己在书本知识的学习上还存在太多的问题，有许多的知识根本没有完全理解。其次，我发现自己对设计的方向把握得不够好