am的调制与解调

本文格式为Word版，下载可任意编辑——am的调制与解调沈阳理工大学通信系统课程设计报告

1课程设计目的：

把握am调制与解调系统的理论设计和软件仿真方法，把握应用matlab分析时域频域特性的方法。通过MATLAB仿真，加深对AM系统的理解；锻炼运用所学知识，独立分析问题、解决问题的综合能力

2课程设计要求：

运用通信原理的基本理论和专业知识，对AM系统进行设计、仿真（仿真用程序实现），要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、相干解调之后信号的的波以及已调信号的功率谱密度。

用matlab产生一个频率为1HZ、功率为1的余弦信源，设载波频率为10HZ，A=2，试画出：调制信号，AM信号，载波，解调信号及已调信号的功率谱密度。

3相关知识：AM调制信号波形图：

AM调制也称普通调幅波，已调波幅度将随调制信号的规律变化而线性变化，但载波频率不变。设载波是频率为ωc的余弦波：uc(t)=Ucmcosωct,调制信号为频率为Ω的单频余弦信号，即UΩ(t)=UΩmcosΩt(Ωωc),则普通调幅波信号为:

uAM(t)=(Ucm+kUΩmcosΩt)cosωct=Ucm(1+MacosΩt)cosωct（1）——式中：Ma＝kUΩm/Ucm，称为调幅系数或调幅度AM调制信号波形如图1所示：

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图1.普通调幅波形

显然AM波正负半周对称时：MaUcm＝Umax－Ucm＝Ucm－Umin，调幅度为：Ma=(Umax－Ucm)∕Ucm=(Ucm－Umin)∕Ucm。Ma＝0时，未调幅状态

Ma＝1时，满调幅状态（100％），正常Ma值处于0～1之间。

Ma>1时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再一致，会产生失真，称为过调幅现象。所以，普通调幅要求Ma必需不大于1。图2所示为产生失真时的波形。

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图2.Ma>1时的过调制波形

4课程设计分析4.1AM调制原理：

AM调制就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性

变化的过程。在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移（确切到常数因子）。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制寻常又称为线性调制。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]：

调制模型

m(t)为基带信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号，但寻常认为它的平均值为0.载波为

C(t)?A0cos(wCt?￠0)（2.3.1）

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上式中，A为载波振幅，w为载波角频率?0为载波的初始相位。

解调方法利用相干解调。解调就是实现频谱搬移，通过相乘器与载波相乘来实现。相干解调时，接收端必需提供一个与接受的已调载波严格同步的本地载波，它与接受的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，得到原始的基带调制信号。相干解调的一般模型如下：

图1AM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

解调框图

SAM(t)?coswct?[A0?m(t)]cos2wct11?[A0?m(t)]?[A0?m(t)]cos2wct22

由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以无失真的恢复出原始的调制信号。

1M0(T)?[A0?M(T)]2

通过信号的功率谱密度的公式，得到功率谱密度。

4.2AM解调原理：

振幅解调是振幅调制的逆过程，从频谱的角度看就是将有用信号从高频段搬到低频段。而要完成频谱搬移（有新频率产生），电路中必需要有非线性器件。一般状况下，AM波采用包络检波即峰值检波的方式实现解调。即包络检波就是从AM波中还原出原调制信号的过程。

设输入普通调幅信号uAM（t）如（1）式所示，图4中非线性器件工作在开关状态，则非线性器件输出电流为：io(t)=guAM(t)·K1（ωct）

?12=gUcm(1+MacosΩt)cosωct·[??(?1)n?1?cos(2n?1)wct]2n?1(2n?1)?式中：g——非线性器件伏安特性曲线斜率。

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可见io中含有直流，Ω，ωc，ωc±Ω以及其它大量组合频率分量，其中的低频分量是gUm(1+MscosΩt)∕Π。用低通滤波器取出io中这一低频分量，滤除ωc-Ω及其以上的高频分量，就可以恢复与原调制信号U（t）成正比的单频信号了。

图4.解调原理图

图4中（a）图为包络检波电路的组成模型，（b）图则为包络检波还原信号的波形变化过程和频谱的变化状况。

5仿真：

clearclccloseall;t=0:0.01:2*pi;

y0=2^(1/2)*cos(2*pi*t);

y1=5+2^(1/2)*cos(2*pi*t);%信源频率为1Hz的余弦y2=cos(2*pi*10*t);%载波10Hzy3=y1.*y2;%已调信号

y4=y3.*y2;%同步解调，与载波相乘figure(1);

[b,a]=cheby1(12,0.5,100/500);%切比雪夫滤波器y5=filter(b,a,y4);%滤波

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figure(1);subplot(5,1,1);

plot(y0);%画出信源的图形title('余弦信号');subplot(5,1,2);

plot(y2);%画出载波图形title('载波信号');subplot(5,1,3);

plot(y3);title('调制信号');subplot(5,1,4);plot(y4);

title('相干解调信号');subplot(5,1,5);

plot(y5);title('解调信号');N=100;t=0:0.01:1;T=1;

Pxx=(abs(fftshift(fft(y5)).^2)/T);f=-length(Pxx)/2:length(Pxx)/2-1figure(2);plot(f,Pxx);

title('解调信号的功率谱密度');xlabel('频率');ylabel('功率（dB）');gridon

%画出已调信号的信号图形%画出解调信号的图形6

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6结果分析：

就是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。在波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化。通过相干解调，通过低通滤波器得到解调信号。图中第一个基带余弦信号，其次个为载波信号，第三个为调制信号，可以看出调制信号幅度随基带信号的幅度变化而