电子Z1112 盛超

1、苏州科技学院二一四 二一五学年第一学期电子与信息工程系 电子综合技术训练报告书课程名称： 多路语音信号系统调制 班 级： _ 电子Z1112班_ 学 号： 11200134212_ 姓 名： 盛超_ 指导教师： 潘欣裕_ 二一五年一月一 课题内容1.设计两路语音信号，通过AM,FM实现的Matlab程序，输出调制信号、载波信号以及已调信号波形以及频谱图，并改变参数观察信号变化情况，并将两路信号进行叠加，形成混合语音信号；并通过带通滤波器分离出两路语音调制信号，最后通过乘上载波，通过低通滤波器，并最终恢复出两路语音信号。2.设计AM,FM信号解调实现的Matlab程序，输出并观察解调两路语音信号

2、波形，分析实验现象。二 设计目的1.掌握AM,FM调制和解调原理。2.学会Matlab仿真软件在振幅调制和解调中的应用。3.掌握参数设置方法和性能分析方法。4.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。三 设计要求利用Matlab软件进行AM,FM调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。四 开发工具 计算机、Matlab软件、相关资料五 AM信号的调制原理AM信号数字模型以及特点 AM是指调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。AM信号的调制原理模型如下6：

3、图 2.3.1 AM信号的调制原理模型M（t）为基带信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号，但通常认为它的平均值为0.载波为上式中，为载波振幅，为载波角频率为载波的初始相位。AM信号的波形和频谱特性 虽然实际模拟基带信号m(t)是随机的，但我们还是从简单入手，先考虑m(t)是确知信号的傅氏频谱，然后在分析m(t)是随机信号时调幅信号的功率谱密度。可知7 设m(t)的频谱为M(w），由傅氏变换的理论可得已调信号 AM的波形和相应的频谱图如下图1 AM信号的时域波形及其频谱可以看出，第一：AM的频谱与基带信号的频谱呈线性关系，只是将基带信号的频谱搬移，并没有产生新的频谱成分，因此AM调制属于线性

4、调制；第二：AM信号波形的包络与基带信号成正比，所以AM信号的解调即可以采用相干解调，也可以采用非相干解调（包络检波）。第三：AM的频谱中含有载频和上，下两个边带，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息，股已调波形的带宽为原基带信号带宽的两倍，即其中为调制信号的最高频率。六 AM信号的解调原理以及特点AM信号的解调原理及方式 解调是将位于载波的信号频谱再搬回来，并且不失真的恢复出原始基带信号。解调的方式有两种6：相干解调与非相干解调。相干解调适用于各种线性调制系统，非相干解调一般适用幅度调制（AM）信号。AM信号的相干解调所谓相干解调是为了从接受的已调信号中，不失真地恢复原调制信号

5、，要求本地载波和接收信号的载波保证同频同相。相干载波的一般模型如下：图3.2.1 AM信号的相干解调原理框图 将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得 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制信号 相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。AM信号的非相干解调所谓非相干解调是在接收端解调信号时不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信号来恢复原基带信号7。因此，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）系统。忧郁包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调制（AM）接收机都采用这

6、种电路。如下为串联型包络检波器的具体电路。图 3.3.1 AM信号的非相干解调原理当RC满足条件时，包络检波器的输出基本与输入信号的包络变化呈线性关系，即其中，。隔去直流后就得到原信号七FM信号调制原理频率调制的一般表达式为： FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。 图 2.1直接调频法图 2.2间接调频法图（2-1）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（2-2）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法4。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频则适用于宽带调

7、制情形。根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°时， 称为窄带调频。否则，称为宽带调频。为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A1，则由式（2-1）调频信号的一般表达式，得 = 通过化解，利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式： 在NBFM中，由于下边频为负，因而合成矢量不与载波同相，而是存在相位偏移，当最大相位偏移满足式（2-2）时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号2第一部分 AM调制解调语音波形（1）语音波形（2）载波波形（

8、1）载波波形（2）第一路语音Y1AM调制波形第二路语音Y2AM调制波形两路语音Y12AM调制叠加波形带通滤波器一通过带通滤波器1 波形一带通滤波器二通过带通滤波器1 波形二载波相乘波形（1）载波相乘波形（2）低通滤波器 一低通恢复信号波形一低通滤波器 二 低通恢复信号波形二第二部分 FM调制解调语音波形（1）语音波形（2）载波波形 （1）载波波形 （2）第一路语音Y1FM调制波形第二路语音Y2FM调制波形两路语音Y12FM调制叠加波形带通滤波器 一通过带通滤波1 波形一带通滤波器 二通过带通滤波2 波形二载波相乘波形（1）载波相乘波形（2）低通滤波器 一低通恢复信号 波形一低通滤波器 二低通恢

9、复信号 波形二程序代码如下：1. AM调制代码：>> %AMclear all;%读取两路语言信号x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%画出两路语言信号的波形图：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%对语言信号x1进行双音转单音信号！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);xlabel(&

10、#39;时间'); ylabel('y11');title('语音波形（1）');%对语言信号x2进行双音转单音信号！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('时间'); ylabel('y22');title('语音波形（2）');%y11经过AM调制后的波形：%ts1=0.00004;%Fc1=10000;t1=0:500:8.5e+6;%Fs1=1/ts1;Fc1=20e+3;Fs1=40e+3;z1=cos(Fc1.*t1);figure,plo

11、t(t1,z1);title('载波（1）');y1AM=ammod(y11,Fc1,Fs1);subplot(2,1,1);plot(y1AM);title('y1AM波形');%ts2=0.00004;%Fc2=5000;t2=0:500:8.5e+6;%Fs2=1/ts2;Fc2=20e+3;Fs2=40e+3;z2=cos(Fc2.*t2);figure,plot(t2,z2);title('载波（2）');y2AM=ammod(y22,Fc2,Fs2);subplot(2,1,1);plot(y2AM);title('y2AM波

12、形');%下面计算两个矩阵的大小！size(y1AM)size(y2AM)%计算AM合成波形y12AM=y1AM(1:293700 )+y2AM(1:293700);figure,plot(y12AM);title('y12AM叠加波形');%切比学夫1型数字带通滤波器（1）开始f_N=1000000;f_p=20000,45000;f_s=8000,50000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,15

13、0000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');title('带通滤波器一');Y1dait=filter(b,a,y12AM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y1dait);title('通过带通滤波1 波形一');%切比学夫1型数字带通滤波器（

14、2）开始f_N=1000000;f_p=55000,77500;f_s=50000,80000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,650000,700000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz')

15、;ylabel('相解rad');title('带通滤波器二');Y2dait=filter(b,a,y12AM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y2dait);title('通过带通滤波2 波形二');Ylubo1=Y1dait'Ylubo2=Ylubo1(1,276700:293700);Hf1=Ylubo2.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf1);title('载波相乘波形（1)');Ylubo3=Y2dait'Ylubo4=Ylu

16、bo3(1,276700:293700);Hf2=Ylubo4.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf2);title('载波相乘波形（2)');%切比学夫1型数字低通滤波器（1）开始f_N=1000000;f_p=20000;f_s=8000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,50000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 10000

17、0 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');Yhy1=filter(b,a,Hf1);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy1);title('低通恢复信号 波形一');%切比学夫1型数字低通滤波器（2）开始f_N=100000;f_p=50000;f_s=32000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(

18、f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,80000,500000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');Yhy2=filter(b,a,Hf2);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy2);title(

19、'低通恢复信号 波形二');2.FM调制代码：>> %FMclear all;%读取两路语言信号x1,fs1=wavread('haoguo1.wav');%wavplay(x1,fs);x2,fs2=wavread('keai1.wav');%wavplay(x2,fs);%画出两路语言信号的波形图：y1=wavread('haoguo1.wav');y2=wavread('keai1.wav');%对语言信号x1进行双音转单音信号！y11=(y1(:,1)+y1(:,2)/2;plot(y11);x

20、label('时间'); ylabel('y11');title('语音波形（1）');%对语言信号x2进行双音转单音信号！y22=(y2(:,1)+y2(:,2)/2;figure,plot(y22);xlabel('时间'); ylabel('y22');title('语音波形（2）');%ts1=0.00004;%Fc1=10000;t1=0:500:8.5e+6;%Fs1=1/ts1;Fc1=20e+3;Fs1=40e+3;z1=cos(Fc1.*t1);figure,plot(t1,z1)

21、;title('载波（1）');%y11经过FM调制后的波形1：freqdev=1000y1FM=fmmod(y11,Fc1,Fs1,freqdev);subplot(2,1,1);%figure,plot(y1FM);title('y1FM波形');%ts2=0.00004;%Fc2=5000;t2=0:500:8.5e+6;%Fs2=1/ts2;Fc2=20e+3;Fs2=40e+3;z2=cos(Fc2.*t2);figure,plot(t2,z2);title('载波（2）');%y11经过FM调制后的波形1：freqdev=1000y2

22、FM=ammod(y22,Fc2,Fs2);subplot(2,1,1);%figure,plot(y2FM);title('y2FM波形');%下面计算两个矩阵的大小！size(y1FM)size(y2FM)%计算FM合成波形y12FM=y1FM(1:293700 )+y2FM(1:293700);figure,plot(y12FM);title('y12FM叠加波形');%切比学夫1型数字带通滤波器（1）开始f_N=1000000;f_p=20000,45000;f_s=8000,50000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_

23、p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,150000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');title('带通滤波器一');Y1dait=filter(b,a,y12FM);subplot

24、(2,1,1);figure,plot(Y1dait);title('通过带通滤波1 波形一');%切比学夫1型数字带通滤波器（2）开始f_N=1000000;f_p=55000,77500;f_s=50000,80000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,650000,700000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('

25、;频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');title('带通滤波器二');Y2dait=filter(b,a,y12FM);subplot(2,1,1);figure,plot(Y2dait);title('通过带通滤波2 波形二');Ylubo1=Y1dait'Ylubo2=Ylubo1(1,276700:293700);Hf1=Ylubo2.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);

26、figure,plot(Hf1);title('载波相乘波形（1)');Ylubo3=Y2dait'Ylubo4=Ylubo3(1,276700:293700);Hf2=Ylubo4.*z1(1,1:17001);subplot(2,1,1);figure,plot(Hf2);title('载波相乘波形（2)');%切比学夫1型数字低通滤波器（1）开始f_N=1000000;f_p=20000;f_s=8000;R_p=3;R_s=20;Ws=f_s/(f_N/2);Wp=f_p/(f_N/2);n,Wn=cheb1ord(Wp,Ws,R_p,R_s);

27、b,a=cheby1(n,R_p,Wn);freqz(b,a,50000,300000);subplot(2,1,1);axis(0 100000 -30 3);subplot(2,1,1);xlabel('频率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2);xlabel('频率Hz');ylabel('相解rad');Yhy1=filter(b,a,Hf1);subplot(2,1,1);figure,plot(Yhy1);title('低通恢复信号 波形一');%切比学夫1型数字低通滤波器（2）开始f_N=100000;f_p=50000;f_s=3200