基于MATLAB的信号调制与解调-《数字电子技术》课程设计说明书

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:基于MATLAB的信号调制与解调初始条件：MATLAB软件。通信原理调制与解调基础知识。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）已知某消息信号以双边幅度调制（DSB-AM）方式调制载波，所得到的已调制信号记为，设，。试比较消息信号与已调信号，并绘制它们的频谱。（2）对（1）的DSB-AM调制信号进行相干解调，并绘出信号的时频域曲线。（3）对（1）中的信号进行单边带幅度调制（DSB-AM）绘制信号的时频域曲线。（4）对（1）中的信号进行常规幅度调制（AM），给定调制指数绘制信号的时频域曲线。时间安排：第12周：安排任务，分组

第13-14周：设计仿真，撰写报告

第15周：完成设计，提交报告，答辩

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 IAbstract II1.设计原理与分析 11.1双边带幅度调制（DSB-AM）与解调 11.2单边带幅度调制(SSB-AM) 21.2.1滤波法 21.2.1相移法 31.3常规幅度调制(AM) 52.设计源代码 73.结果及分析 144心得与体会 17参考文献 18武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书PAGEIII摘要调制解调技术直接决定着通信系统质量的好坏,是通信系统中的一个重要研究方向。双边带幅度调制、单边带幅度调制（DSB-AM）、常规幅度调制（AM）是重要的模拟调制技术,在实际通信系统中得到了较多的应用。Matlab集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体，是当今国际上公认的最优秀的科技应用软件之一。它编写简单，具有强大的科学计算能力、可视化功能和开放式可扩展环境，因此在图像处理领域得到了广泛的应用。本次练习就是Matlab环境下的一些最基本的通信信号调制与解调操作，，为将来迅速进入通信系统领域打下基础。关键字：调制解调MATLAB幅度调制AbstractDemodulationtechnologydirectlydeterminethecommunicationsystemqualityisgoodorbad,isoneoftheimportantcommunicationsystemresearchdirection.Bilateralbeltamplitudemodulation,singlesidebandamplitudemodulation(DSB-AM),regularamplitudemodulation(AM)isanimportantsimulationmodulationtechnology,inactualcommunicationsystemgotmoreapplications.Matlabsetnumericalcalculation,symbolscomputingandgraphicsprocessing,suchasastrongfunctionatanorganicwhole,isintheworldthemostexcellents&trecognizedoneofapplicationsoftware.Itwritesimple,hastheformidablescientificcomputingpower,visualfunctionandopenextensibleenvironment,soinimageprocessingareahasbeenwidelyused.ThispracticeistheMatlabenvironmentofsomeofthemostbasiccommunicationsignalsmodulationanddemodulationoperation,forfuturequicklyentercommunicationsystemfieldtolaythefoundation.Keyword:demodulationMATLABamplitudemodulation基于MATLAB的信号调制与解调1.设计原理与分析1.1双边带幅度调制（DSB-AM）与解调调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形式辐射的较高频范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。调幅信号u(t)主要有调制信号m(t)和载波信号c(t)组成。调幅器原理如图1所示：这种调制通过使用乘法器完成，将消息信号m(t)与载波Accos(2πfct)相乘现取u(t)的傅立叶变换，可以得到DSB-AM信号的频域表示为：其中M(f)是m(t)的傅立叶变换。很明显可以看出，这种调制方式将消息信号的频谱进行了搬移，并在幅度上乘以Ac/2，图2显示了一个典型的消息信号的频谱及其相对应的DSB-AM已调信号的频谱图2典型的消息信号的频谱及其相对应的DSB-AM已调信号的频谱抑制载波的双边带调幅虽然节省了载波功率，但已调信号的频带宽度仍为调制信号的两倍，与常规双边带调幅时相同。1.2单边带幅度调制(SSB-AM)双边带调制信号包含有两个完全相同的基带信号，即上、下边带。由于两个边带含的信息相同，因而从信息传输角度考虑，传送一个边带同样可以达到信息传输的目的,单边带调制，就是通过某种办法，只传送一个边带的调制方法。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。1.2.1滤波法产生SSB信号最直接的方法是让DSB信号通过一个单边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。这种方法称为滤波法，它是最简单也是最常用的方法。滤波法原理如图3所示。图3滤波法的原理图中为单边带滤波器的频谱特性，如图4所示，对于保留上边带的单边带调制来说，有对于保留下边带的单边带调制来说，则取为低通滤波器，于是单边带信号的频谱为滤波法的频谱变换关系如图5所示，图中实线部分表示保留的边带，虚线部分表示被滤除的边带。图4形成SSB信号的滤波特性图5SSB信号的频谱1.2.1相移法SSB信号时域表示式的推导比较困难。我们可以从简单的单频调制出发，得到SSB信号的时域表示式，然后再推广到一般情况。设单频调制信号为，载波为，DSB信号的时域表示式为： 保留上边带，则保留下边带，则可以统一表示为上式中，“-”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。可以看成是相移，而幅度大小保持不变。我们把这一过程称为希尔伯特变换，记为“”，则上述关系虽然是在单频调制下得到的，但调制信号为任意信号时同样满足上述关系，即SSB信号的时域表示式其中，是的希尔伯特变换。若为的傅氏变换，则的傅氏变换为其中符号函数设我们把称为希尔伯特滤波器的传递函数，它实质上是一个宽带相移网络，表示把所有的频率分量均相移，即可得到。在模拟调制幅度调制与角度调制中，SSB幅度调制在对比AM，DSB等调幅时占用的频带相对较少只传输一个边带的信息即可传输带宽是AM，DSB的一半无直流响应，但设备复杂性比两者要大，所以主要应用于语音通信，语音频分多路通信。1.3常规幅度调制(AM)振幅调制又称为常规双边带调制，调制信号叠加直流后与载波相乘，就可形成调幅AM（AmplitudeModulation）信号，如图6所示。图6AM调制器模型AM信号的时域表达式为：式中通常认为的平均值。AM信号的时域波形如图7(a)所示。图7AM信号的波形和频谱由图7(a)的时域波形可知，AM信号的包络与调制信号具有线性关系，采用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号，但是为了保证解调输出不发生包络失真，必须满足当调制信号为单频余弦信号时，令则 其中，称为调幅指数。对于一般的调幅信号，令，调幅指数定义为：通常；当时，称为过调幅；当时，称为临界调幅或满调幅。由调制信号表达式可知：已知的频谱为，而且由傅氏变换理论可得：由此可得的傅立叶变换为AM信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，如图7(b)所示，斜线部分为上边带，不画斜线的部分为下边带。显然，当为实信号时，上下边带是完全对称的。从图中还可以看出，AM已调信号的带宽为基带信号的两倍。其中为调制信号的带宽，此处。

2.设计源代码%双边幅度调制DSB_AMclearall;clc;t0=0.15;%信号持续时间ts=0.0001;%信号采样率fc=250;%载波信号fs=1/ts;%采样频率df=0.3;%频谱分辩率t=[-t0/3:ts:t0];%时间矢量%消息信号m=Heaviside(t)-3*Heaviside(t-t0/3)+2*Heaviside(t-2*t0/3);%消息信号figure%显示图片subplot(3,2,1)%消息信号时域显示plot(t,m(1:length(t)));title('原始信号')axis([-0.050.15-33]);[M,m,df1]=fftseq(m,ts,df);%消息信号的频谱f=[0:df1:df1*(length(m)-1)]-fs/2;%频谱矢量subplot(3,2,2)%消息信号频域显示plot(f,abs(fftshift(M)));title('原始信号的频谱')axis([-60060001500]);%载波信号c=cos(2*pi*fc.*t);%载波信号subplot(3,2,3)%调制载波时域显示plot(t,c(1:length(t)));title('载波信号')axis([-0.050.15-33]);[C,c,df]=fftseq(c,ts,df);%载波信号频谱subplot(3,2,4)%调制载波频域显示plot(f,abs(fftshift(C)));title('载波的频谱')axis([-60060001500]);%调制信号u=m.*c;%调制subplot(3,2,5)%调制信号时域显示plot(t,u(1:length(t)));title('调制信号')axis([-0.050.15-33]);[U,u,df1]=fftseq(u,ts,df);%调制信号频谱subplot(3,2,6)%调制信号频域显示plot(f,abs(fftshift(U)));title('调制信号的频谱')axis([-60060001500]);%相干解调%解调信号c1=u.*c;%与调同频同相的调制载波相乘figuresubplot(4,2,1)%解调信号时域显示plot(t,c1(1:length(t)));title('解调信号')axis([-0.050.15-33]);[C1,c1,df1]=fftseq(c1,ts,df);%解调信号信号频谱subplot(4,2,2)%解调信号频域显示plot(f,abs(fftshift(C1)));title('解调信号的频谱')axis([-60060001500]);H=Heaviside(f+fc)-Heaviside(f-fc);%低通滤波器（截止频率为fc）C2=C1.*abs(fftshift(H));%通过该低通滤波器c2=ifft(2*C2);%傅里叶反变换得出相干解调最终的波形subplot(4,2,3)%滤波后波形显示plot(t,c2(1:length(t)));axis([-0.050.15-33]);title('滤波后的波形');subplot(4,2,4)%滤波波形频域显示plot(f,abs(fftshift(C2)));axis([-60060001500]);title('滤波后的频谱');figure%相干解调后的波形与原始信号对比subplot(4,2,1);%消息信号时域显示plot(t,m(1:length(t)));;title('原始信号')axis([-0.050.15-33]);subplot(4,2,2)%消息信号频域显示plot(f,abs(fftshift(M)));title('原始信号的频谱')axis([-60060001500]);subplot(4,2,3)%滤波后波形显示plot(t,c2(1:length(t)));axis([-0.050.15-33]);title('滤波后的波形')subplot(4,2,4)%滤波波形频域显示plot(f,abs(fftshift(C2)));axis([-60060001500]);title('滤波后的频谱')%单边带幅度（SSB-AM）调制figure%显示图片subplot(5,2,1)%消息信号时域显示plot(t,m(1:length(t)));title('原始信号')axis([-0.050.15-33]);subplot(5,2,2)%消息信号频域显示plot(f,abs(fftshift(M)));title('原始信号的频谱')axis([-60060001500]);%载波信号subplot(5,2,3)%调制载波时域显示plot(t,c(1:length(t)));title('载波信号')axis([-0.050.15-33]);subplot(5,2,4)%调制载波频域显示plot(f,abs(fftshift(C)));title('载波的频谱')axis([-60060001500]);subplot(5,2,5)%调制信号时域显示plot(t,u(1:length(t)));title('双边带调制信号的波形')axis([-0.050.15-33]);subplot(5,2,6)%调制信号频域显示plot(f,abs(fftshift(U)));title('双边带调制信号的频谱')axis([-60060001500]);Hl=Heaviside(f+fc)-Heaviside(f-fc);%低通滤波器（截止频率为fc）Hh=Heaviside(f-fc)+Heaviside(-fc-f);%高通滤波器（截止频率为fc）%下边带调制C1=U.*abs(fftshift(Hl));%通过该低通滤波器c1=ifft(C1);%傅里叶反变换得SSB上边带调制的最终波形subplot(5,2,7);%滤波后波形显示plot(t,c1(1:length(t)));axis([-0.050.15-33]);title('下边带调制信号')subplot(5,2,8)%滤波波形频域显示plot(f,abs(fftshift(C1)));axis([-60060001500]);title('下边带调制的频谱')%上边带调制C2=U.*abs(fftshift(Hh));%通过该低通滤波器c2=ifft(C2);%傅里叶反变换得SSB上边带调制的最终波形subplot(5,2,9)%滤波后波形显示plot(t,c2(1:length(t)));axis([-0.050.15-33]);title('上边带调制信号')subplot(5,2,10)%滤波波形频域显示plot(f,abs(fftshift(C2)));axis([-60060001500]);title('上边带调制的频谱')%常规幅度（AM）调制（调幅度0.8）%消息信号figure%显示图片subplot(3,2,1)%消息信号时域显示plot(t,m(1:length(t)));title('原始信号')axis([-0.050.15-33]);subplot(3,2,2)%消息信号频域显示plot(f,abs(fftshift(M)));title('原始信号的频谱')axis([-60060001500]);%载波信号subplot(3,2,3)%调制载波时域显示plot(t,c(1:length(t)));title('载波信号')axis([-0.050.15-33]);subplot(3,2,4)%调制载波频域显示plot(f,abs(fftshift(C)));title('载波的频谱')axis([-60060001500]);%调制信号u=0.8*m.*c+c;%调制subplot(3,2,5)%调制信号时域显示plot(t,u(1:length(t)));title('调制信号')axis([-0.050.15-33]);[U,u,df1]=fftseq(u,ts,df);%调制信号频谱subplot(3,2,6)%调制信号频域显示plot(f,abs(fftshift(U)));title('调制信号的频谱')axis([-60060001500]);

3.结果及分析图8DSB-AM调制过程图9DSB-AM调制波的解调图10原始信号与解调后的波形对比通过对比，可以发现解调后的波形有一定的纹波，综合分析，可能是截止频率确定得不够精准。图11单边带幅度调制（SSB-AM）对于SSB-AM的调制，由于MATLAB仿真只是理想仿真分析，本课程设计使用了滤波法。图12常规幅度调制（AM）调幅度0.8通过AM调制的波形来看，调制没有出现过调幅。

4心得与体会由于之前有接触过Matlab的图像处理以及信号与系统的Matlab实验，所以对Matlab的信号处理我并不感到陌生。但是对模拟信号的调制解调却缺少认识，仅限于通信原理课上老师介绍的操作方法。因此我借助此次的课程设计进一步的认识模拟信号的调制与解调。为了完成此次的课程设计，我上网查找了Matlab的相关教程以及信号处理电子书，查阅了相关资料文献。通过学习我对信号调制解调的应用情况有了一个初步的认识，它和通信工程是紧密联系的，所以我决定要掌握它的基本处理方法，以便将来更加深入的学习。对于信号频谱变换的练习，我边查相关文献边在Matlab中运行程序很快就掌握了基本的操作方法，没有感觉特别的吃力。当然在学习的过程中我也遇到了一些小困难，比如如何绘制出信号的波形、Matlab的语言编写和调制解调知识的理解问题，不过通过查阅相关的文献很快地解决这些问题。通过此次的课程设计，我较全面了解信号调制与解调的处理原理及方法，能够运用Matlab进行基本的模拟分析，掌握了文献检索和文献阅读的基本方法，同时也提高正确地撰写论文的基本能力。总之，在学习的过程中我受益匪浅，这段时间感到十分的充实，这种边实践边学习是真正能体现一个人水平的学习方式，我真心希望以后能有更多的机会进行这样的学习和训练。

参考文献【1】樊昌信等通信原理（第5版）[M].北京国防工业出版社1980-2021【2】李南南、吴清、曹辉林.MATLAB7简明教程[M].清华大学出版社.2021【3】孙屹，李妍MATLAB通信仿真开发手册[M].国防工业出版社2021【4】陈洁，焦振宇基于MATLAB7.0的信号调制与解调分析[J]。山西子技术2021(5).【5】胡广书.现代信号处理[M].北京：清华大学出版社,2021.

附录：附加函数代码1．Heaviside.m文件：functionf=Heaviside(t)f=(t>0);2．fftseq.m文件：function[M,m,df]=fftseq(m,ts,df)% [M,m,df]=fftseq(m,ts,df)% [M,m,df]=fftseq(m,ts)%FFTSEQ 产生m的FFT变换M。% 序列补零以达到需要的频率分辨率df% ts是抽样间隔.输出df是最终的频率分辨率% 输出m是输入m补零后的结果。fs=1/ts;ifnargin==2n1=0;elsen1=fs/df;endn2=length(m);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));M=fft(m,n);m=[m,zeros(1,n-n2)];df=fs/n;

社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为什么书本上的知识让人学得这么吃力呢？这是社会与学校脱轨了吗？也许老师是正确的，虽然大学生生活不像踏入社会，但是总算是社会的一个部分，这是不可否认的事实。但是有时也要感谢老师孜孜不倦地教导，有些问题有了有课堂上地认真消化，有平时作业作补充，我比一部人具有更高的起点，有了更多的知识层面去应付各种工作上的问题，作为一名大学生，应该懂得与社会上各方面的人交往，处理社会上所发生的各方面的事情，这就意味着大学生要注意到社会实践，社会实践必不可少。毕竟，很快我就不再是一名大学生，而是社会中的一分子