云南师范大学

1、YUNNAN NDRMAL UNIVERSITY本科学生实验报告学号 114090395姓名 李华福学院 物电学院 专业、班级11级电子 实验课程名称数字信号处理（实验）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 06 月 04 日云南师范大学教务处编印实验序号11实验名称信号的幅度调制和解调实验时间2014年06月04日实验室数字信号处理实验室一.实验预习1实验目的加深信号幅度调制与解调的基本原理，认识从时域与频域的分析信号幅度调制 和和解调的过程掌握信号幅度调制和解调的是想方法，以及信号调制的应用。2 实验原理、实验流程或装置示意图实验原理：连续时间信号的幅

2、度调制与解调是通信系统中常用的调制方式，其利用信号的 傅里叶变换的频移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)二x(t)cos t)(3.1.1)c式中：COS t)为载波信号；c为载波角频率。c若信号X(t)的频谱为X j )，根据信号傅里叶变换的频移特性，已调信号的 y(t)的频谱为Y j)为：1 Y(j)二X(j(+)+ X(j(一)(3.1.2)2cc设调制信号x(t)的频谱如图3.1.1 (a)所示，则已调信号y(t)的频谱如图 3.1.1(b)所示。可见，正弦幅度调制就是将消息信号x(t) “搬家”到一个更

3、合适传 输的频带上去。这种方法中已调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。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，这可经由1x (t) = y(t)cos( t) = x(t)1+ cos(2 t) TOC o 1-5 h z 0c2c11x(t) + x(t)cos(2w t)(3.1.3) HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 22cx(t)的频谱如图3.1.2所示。将x (t)通过低通滤波器可滤除2w为中心的频率0c分量，便可以恢复x(t)。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

4、 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可 以不受此条件约束，称为非同步解调方法。例3.1.1若载波信号的频率为100Hz，对频率为10Hz的正弦波信号进行抑制 载波的双边带幅度调制。【解】程序为：clc,clear;Fm=10;Fc=100;Fs = 500;%抽样频率为500HZ k=0:19 9; %待分析长度 t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=x.*cos(2*pi*Fc*t);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(

5、Y);信号的双边带幅度调制结果如图3.1.3所示。1p-:1 I L0.5-1II11 iI 1 11 h i1 iI J 1 ,jIMn A il i1:-IJ1ilJ Ji 111 J ilIIIil i i i i, .nil.i?； I!1!ft ；fl1.1in；k fl r0-:11：1r,!：1 J11 ;l111 : 1-0.5-11 .|1 I 1：h111:l |; :iiii; ；1JI也111irJi!u11ii1rrrr 1rrr-1020406080100120140160180200图3.1.3已调信号的时域波形与幅频特性2.2含有载波的幅度调制和解调为实现信号的

6、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)+A0,若调制信号x(t)满足lx(t)lv=k,则当AK时，就可以保证x(t)+A0，般称m=K/A为调制系数。 已调信号y(t)的时域表达式为：y(t)二x(t) + Acos t)(3.1.4)c已调信号y(t)的频谱为：1Y( jw)卞X (j(o + o ) + X (j()2cc+A兀8(o + o ) + 8(oo )(3.1.5)cc设调制信号x(t)的频谱如图3.1.4(a)所示，贝U已调信号y(t)的频谱如图3.1.4 (b) 所示。由于已调信号包含正弦波载波分量，因此一个包络检波器就能实现对

7、已调信号 y(t)解调，非同步解调的时域分析如图3.1.5所示。在信号非同步解调中，由于已调 信号包含正弦波载波分量，因此发送端的发射功率中包含了正弦载波信号的功率， 从而降低了发送功率。根据傅里叶的对称特性，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，以上两种幅度调制方式都称为双边带(DBS)幅度调制。MATLAB提供了函数modulate和demod以实现信号的解调与调制，简化了通 讯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=modulate(x,Fc,Fs,metho

8、d,opt)其中：x为调制信号；Fc为载波信号频率； Fs为信号的抽样频率； Method为所需的调制方式； Opt为选择项，只有某些调制方法才应用此项； y为已调信号。调制方式method主要有以下几种：(1) am抑制载波双边带幅度调制。不使用opt。amdsb-tc含有载波的双边带幅度调制。Opt是一个标量，其默认值为opt=min(min(x).amssb单边带幅度调制，不使用opt。fm频率调制，opt是频率调制常数kp,默认值为kp=(Fc/Fs)*2*pi/max/(max(abs(x).pm相位调制。opt是相位调制常数kp,默认值为kp=pi/max(max(abs(x)。p

9、wm脉宽调制。若opt=centered,贝【提脉冲居中载波信号周期，而不是默认的居左。ptm脉冲时间调制。Opt是一个标量，其定义脉冲宽度占载波信号周期的比例，默认值为0.1。qam正交幅度调制。Opt是一个信号x相同大小的矩阵。对于例3.1.1的双边带幅度调制，程序为：clc,clear;Fm=10;Fc=100;Fs = 500;%抽样频率为500HZk=0:199; %待分析长度t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=modulate(x,Fc,Fs, am);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot

10、(-128:127,fftshift(abs(Y);解调函数dmond的使用格式为：x=demod(Y， Fc， FS， method， opt)函数中定义的各参数与modulate函数中定义的各参数完全一致。当然，也可以根据信号调制与解调的原理，直接使用M ATLAB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计算表达式为：Y=x.*cos(2*pi*Fc*t)含有载波双边带幅度调制的M ATLAB计算表达式：Y=(x-opt).*cos(2*pi*Fc*t)单边带幅度调制的M ATLAB计算表达式为：Y=x.*cos(2*pi*Fc*t)+Im(Hilber

11、t(x).*sin(2*pi*Fc*t) 频率调制的MATLAB计算表达式为：Y=cos(2*pi*Fc*t+opy*CUMSUM(x)正交幅度调制的MATLAB计算表达式： y=x.*cos(2*pi*Fc*t)+opt.*sin(2*pi*Fc*t)3实验设备及材料MATLAB软件、计算机、4 实验方法步骤及注意事项实验方法步骤：打开MATLAB软件根据题目要求编写程序运行程序分析实验结果关闭计算机注意事项：对于实验仪器要轻拿轻放，遵守实验的规则。程序运行前要检查程序是否正确。在使用matlab编程时，应该养成良好的编写习惯，新建一个flies编写。一些快捷键的使用，能提高编程效率。Hel

12、p能查询到不懂使用的函数使用方法。1实验现象与结果(1)实现预制载波的幅度调制。已调信号y(t) = x(t)cos t)，式中：x(t)为调制c信号；cos t)为载波信号。此处可以取x(t)二cos兀t)，二80k rad/s,二10Kcmcmrad/s。分析调制信号x(t)的频谱，绘出其时域波形和频谱。分析已调信号y(t)的频谱，绘出其时域波形和频谱。设计低通滤波器并应用filter函数，实现信号同步解调。分析解调信号的时域波形和频谱。【解】1) x(t)二 cos( 兀 t)m程序如下：Wm=10*pi;Wc=80*pi; Fs = 400; %抽样频率为400HZ k=0:199;

13、%待分析长度t=k/Fs;x=cos(pi*Wm*t);Y=fft( x, 256);subplot(2,1,1);plot(x);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift( abs(Y);程序运行结果如下：2) y(t) = x(t)cos t)c程序如下所示：clc,clear;Wm=10*pi;Wc=80*pi;Fs = 400;%抽样频率为4 0 OHZ k=0:199; %待分析长度t=k/Fs; x=cos(pi*Wm*t); y=x.*cos(Wc*t);Y=fft(y,256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,

14、1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);程序运行结果如下：0.50!T11 J- IHrA;!1-0.5-10匚rlllFI.! IHu0.50!T11 J- IHrA;!1-0.5-10匚rlllFI.! IHunV.MHy20406080100120140160180200(2)实现含有载波的幅度调制。已调信号y(t)二A + mx(t)cos t)，选取A=l, m=0.5,c观察调制的结果，与预制载波的幅度调制有何不同？【解】clc,clear,close all;Fm=10;Fc=100;Fs=500;k=0:199;t=k/Fs;x=sin(2.0*p

15、i*Fm*t);y=(1+0.5*x).*cos(2*pi*Fc*t);Y=ft( y, 256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);210-1-2020406080100120140160180200InI!ItIn(hhh.uu HMIII”、JrHHs210-1-2020406080100120140160180200InI!ItIn(hhh.uu HMIII”、JrHHs,hu10080604020-50-100-50050100150clc,clear,close all;Fm=10

16、;Fc=100;clc,clear,close all;Fm=10;Fc=100;Fs=500;k=0:199;t=k/Fs;x=sin(2.0*pi*Fm*t);y=x.*cos(2*pi*Fc*t);Y=ft( y, 256);subplot(2,1,1);plot(y);subplot(2,1,2);plot(-128:127,fftshift(abs(Y);0.5-0.5-1050X! I , I I卩I I I . ll Q iij n 、/ !l ii 1! * : .ii ii ； ii I lHf.1 lAl卩1I .lil!i，0.5-0.5-1050X! I , I I卩I I I . ll Q iij n 、/ !l ii 1! * : .ii ii ； ii I lHf.1 lAl卩1I .lil!i，,JLin ,1 ;；,IBMIP X200-50L1LLL