基于模拟乘法器芯片MC的调幅与检波电路设计与实现(完整资料)

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基于模拟乘法器芯片MC的调幅与检波电路设计与实现(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）ＨＵＮANUNIVEＲSITY工程训练报告题目：基于模拟乘法器芯片MC1496的调幅与检波电路设计与实现学生姓名:秦雨晨学生学号:201１08033０５专业班级：通信工程11０３指导老师(签名）：二〇一四年九月十五日目录1项目概述－-———-－-—-－---——-—-—--－-——－——－-—－-—-—-——--——－—---－----－--21.1引言——————－－-－——－-—－—-—－-—-—--———-－--－—-——－－--—-－－-－———－－－－－-2１．1项目简介－－—－——----—－-—-－－-—-－—-－－—－-———--——-———－－-—--——－---－２１．２任务及要求－-－-－－———---—－————－－——-－-—-------——-—-－-—－———－—－—－21。3项目运行环境－－——--——-———---－--—－-－---——-－—－—-—－————－－－-－—－-—３2相关介绍－－——-－—－--—－—————-—-—-－--———-－－—－————－－－-－—－——－－－—-—----33项目实施过程—－－-－－—－-—－-－－-——-—－—-———－—-－--—－—-—-－--—-－-——－——--—５3．１项目原理——-—－———－-———--——－——-－—--——--—－—----－-——-－－-－—－-——-53．２项目设计内容－-———－--—--－－—-—-——--－—－—－——－----——-—-－---—--—－—９3.2．1调幅电路仿真-—－--——－－－－-—-—--－-—---—－—－－————-－－－—--—--—-9３．2。２检波电路仿真---—--－-－—--—----——－-－——－－－-——---—————-—---12４结果分析—-—-—---—————————－—-—－——--—---——－———－－－—－－--——-－-—--－－-14４。1调幅电路－—－－—－—--——-－－-—－---————---—-－－-—-－--—－--—-—--－－—-－144.２检波电路-－－——-－———-－-－--－-—－-—---－－—－－--－——－－—--－-－—-－-——--1８5项目总结-－——--—－－——--—－—-－--———－-—－——-－－—-－—-———－——--—-——--－-—-2１６参考文献--—－——－-－——－-－－------－－—---——-－--—－－—------－－－-—-—－--—－２27附录-－－—－—-—-－－---－——－-－--———--－—－-－-—－-——-—－—－——-—-－----－—－23项目概述１.1引言在高频电子线路中的振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。目前在无线电通信、广播电视等方面得到广泛应用。本文利用Multiｓiｍ１0软件仿真平台，对ＭＣ1496构成的调幅电路进行软件仿真和实际电路测试,并分析比较测试结果.利用模拟乘法器芯片MＣ1４96设计出调幅与检波电路,使用MＣ1496内部晶体管电路，用Multiｓiｍ或ＰSPICE软件进行计算机仿真,并作出硬件实验结果。1。2项目简介:本项目介绍了在Multｉｓiｍ10仿真平台中构成集成电路模块的方法，并基于Multｉsim10仿真软件，对模拟乘法器MＣ１496构成的调幅与检波电路进行仿真。调制与解调电路是现代通信设备中重要组成部分.为了实现信号的无线传输，在通信设备中必须采用调制与解调电路。调制是把待传输信号置入载波的过程，它在发送设备中进行。调制的方法很多,若用调制信号（信息)控制载波的幅度,则称为调幅。解调是调制的逆过程，即从己调信号中还原出原调制信号（信息)，对调幅波的解调称为检波。本设计是基于ＭＣ１４9６的幅度调制与线性检波电路设计,首先设计调制与检波电路，再通过Multｉsim软件对电路进行仿真分析.1。3任务及要求：振幅调制器的开发用模拟乘法器MＣ14９6设计一振幅调制器，使其能实现信号幅度调制，主要指标:载波频率：１5MＨz正弦波调制信号：1KＨz正弦波,输出信号幅度：大于等于5Ｖ（峰峰值)无明显失真检波器的开发用模拟乘法器ＭC149６设计一调幅信号同步检波器，主要指标:输入调幅信号:载波频率1５MＨz正弦波，调制信号:１ＫＨz正弦波，幅度大于1V,调制度为60％。输出信号:无明显失真,幅度大于5Ｖ.１。４项目环境：本项目是在Muｌｔisｉm10软件上模拟乘法器芯片MC14９６的调幅与检波电路设计与实现。NI

Mｕlｔisiｍ

10用软件的方法虚拟电子与电工元器件,虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI

Muｌｔisｉm

１0是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件.2、相关介绍高频课程设计本是高频电子线路课程的重要组成部分，其目的在于加深理解检波的原理，进一步对课本知识加以掌握，基本掌握数字系统设计和调试方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力和分析、解决问题的能力。另一方面也可使我们可以运用自己所学到的知识，学习设计小型高频电子线路的方法,并且独立完成由原理图到实物的准确焊接、调试过程,增强实际动手能力。提高电路分析和设计能力，为今后学习和工作打下坚实的基础。通过此次设计,一方面加深我们对理论知识的认识和掌握，另一方面也可以增强我们对问题的全面考虑能力，并且助于我们对理论知识的运用。Multisim简介Ｍｕltiｓim是加拿大图像交互技术公司（InteractｉｖｅImａgｅＴｅchnｏlｉｇics简称IＩＴ公司)推出的以Wｉndｏwｓ为基础的仿真工具，适用于初级的模拟／数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Mulｔisiｍ交互式地搭建电路原理图,并对电路行为进行仿真。Mulｔisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPＩCＥ技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisｉm和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程.ＮIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMｕlｔｉｓｉｍ,可以立即创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICＥ模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPIＣE分析和虚拟仪器,能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环.与NＩLａbVIEW和ＳignalExｐreｓs软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。3、项目实施过程：３.1项目原理1、模拟乘法器ＭC1496的工作原理:模拟乘法器的管脚图:其中V1、V2与V3、V４组成双差分放大器,以反极性方式相连接,而且两组差分对的恒流源V５与V6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8为差分放大器V5与Ｖ6的恒流源。模拟乘法器的内部结构:静态工作点的设定(1)静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集—基极间的电压应大于或等于２V，小于或等于最大允许工作电压.根据MC1４9６的特性参数，对于图１0-1所示的内部电路,应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即ν8＝ν10,ν1=ν4，ν6＝ν1２12Ｖ≥ν6（ν１2）－ν8（ν10)＞２V１2V≥ν8（ν1０）－ν1(ν４）〉２。７V1２Ｖ≥ν１(ν4)—ν5＞2.7V(2）静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR接正电源+VCＣ由于I0是I5的镜像电流，所以改变VR可以调节Ｉ0的大小,即当器件为双电源工作时，引脚14接负电源—Ｖｅe,５脚通过一电阻VＲ接地,所以改变ＶＲ可以调节Ｉ0的大小，即根据MC1496的性能参数,器件的静态电流应小于4mA，一般取。在本实验电路中VR用6.8K的电阻R15代替.(3）设输入信号,,则MＣ１49６乘法器的输出U0与反馈电阻RＥ及输入信号、的幅值有关。不接负反馈电阻(脚2和3短接）、和皆为小信号时,由于三对差分放大器（VT1，ＶT2,VT3，VT４及VT5，VT6)均工作在线性放大状态,则输出电压U０可近似表示为(2．5）式中,-—乘法器的乘积系数,与器件外接元件参数有关，即（2。６）式中，-—温度的电压当量，当Ｔ=300K时,-—输出负载电阻。式（２。5）表明，输入均为小信号时，MC１496可近似为一理想乘法器。输出信号中只包含两个输入信号的和频与差频分量.、为小信号，为大信号(大于１00mV）时,由于双差分放大器(VT1、VT２和VT3、VT4)处于开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压可近似表示为（n为奇数）（2。7)输出信号中包含、、………等频率分量。接入负反馈电阻由于的接入,扩展了的线性动态范围,所以器件的工作状态主要由决定，分析表明：a、当为小信号时，输出电压可表示为（2。8）式中：（2.9)式（2．９)表明，接入负反馈电阻后，为小信号时，MＣ１496近似为一理想的乘法器，输出信号中只包含两个输入信号的和频与差频。ｂ、当为大信号时,输出电压可近似表示为（2。10）上式表明，为大信号时，输出电压与输入信号无关。ＭC1496构成的振幅调制器电路如图3所示。其中载波信号经高频耦合电容C１从１０脚输入，Ｃ3为高频旁路电容,使8脚接地。调制信号经低频耦合电容C2，从1脚输入。调幅信号从1２脚单端输出。R１2可以调节ma的值，也可以是电路对称，减小载波信号输出。器件采用双电源供电方式,所以5脚的偏置电阻R5接地。3.2项目设计内容3。２。1普通调幅电路设计：①用模拟乘法器实现单频调幅普通条幅波的实现框图：根据上面的引脚图，作出如下设计：两输入端8和１0脚直流电位均为６V，可作为载波输入通道；Y通道两输入端1和4脚之间有外接调零电路；输出端6和１2脚外可接调谐于载频的带通滤波器；2和3脚之间外接Y通道负反馈电阻R8。若实现普通调幅，可通过调节1０kΩ电位器RP1使1脚比4脚高,调制信号与直流电压叠加后输入Y通道,调节电位器可以改变Vｙ的大小，即改变指数Ｍa；若实现DＳＢ调制，１0kΩ电位器RＰ1使1、４脚之间直流等电位，即Ｙ通道输入信号仅为交流调制信号.为了减小流经电位器的电流,便于调零准确，可加大两个750Ω电阻的阻值,比如各增大10Ω。ＭC１496线性区好饱和区的临界点在15-20ｍV左右，仅当输入信号电压均小于２６mV时,器件才有良好的相乘作用,否则输出电压中会出现较大的非线性误差。显然，输入线性动态范围的上限值太小,不适应实际需要。为此，可在发射极引出端2脚和3脚之间根据需要接入反馈电阻Ｒ８=1kΩ，从而扩大调制信号的输入线性动态范围，该反馈电阻同时也影响调制器增益。增大反馈电阻，会使器件增益下降，但能改善调制信号输入的动态范围.MC１49６可采用单电源，也可采用双电源供电,其直流偏置由外接元器件来实现。1脚和4脚所接对地电阻R５、R6决定于温度性能的设计要求。若要在较大的温度变化范围内得到较好的载波抑制效果,R5、R６一般不超过５1Ω;当工作环境温度变化范围较小时，可以使用稍大的电阻。5脚电阻R7决定于偏置电流I5的设计.I5的最大额定值为10mA,通常取1mＡ。由图可看出，当取I5=1mA，双电源(+１2V,－8V）供电时,R7可近似取6。8kΩ.输出负载为R15,亦可用L2与C7组成的并联谐振回路作负载,其谐振频率等于载频，用于抑制由于非线性失真所产生的无用频率分量.ＶT１所组成的射随器用于减少负载变化和测量带来的影响。下面是实验电路图:由于实验要求中输出信号为5V以上,即为大信号,如果用原来的电路会造成波形失真,所以需要设计带通滤波器。带通滤波器(band-ｐａssfilter)是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。3．2.2检波电路的设计同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理,实现同步检波是很方便的,其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号，另一输入端输入同步信号(即载波信号），经乘法器相乘，由上式可得输出信号U0(t）为下面是同步检波器的框图：检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小,所以充电电流ｉD很大,使电容器上的电压υｃ很快就接近高频电压的峰值.充电电流的方向如左图所示.理想情况下，峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同。但实际上二者之间总会有一些差距，亦即检波器输波形有某些失真。本实验可以观察到该检波器的两种特有失真:即惰性失真和负峰切割失真。惰性失真是由于负载电阻R与负载电容C选得不合适，使放电时间常数ＲC过大引起的。惰性失真又称对切割失真,如左下图所示。通常使检波器音频输出电压的负峰被切割的失真称为负峰切割失真或底部切割失真，如右下图所示。下面是检波实验图：4、结果分析4.１调幅电路:在实现调幅时载波信号加载在Q1，Ｑ4的输入端，即IO8、IO１0管脚。调制信号加载在差动放大器Q5、Q6即管脚IO1、ＩO4。IO2、IO３管脚外接电阻，以扩大调制信号动态范围。已调制信号由双差动放大器的两集电极输出。接于正电源电路的电阻R６，R４用来分压，以便提供相乘器内部Q1～Q4管的基极偏压；负电源通过RP，R12,R1３及R9,Ｒ10的分压供给相乘器内部Q5、Q6管基极偏压，RP为载波调零电位器，调节RP可使电路对称以减小载波信号输出；R8,Ｒ１4为输出端的负载电阻,接于IO２、IO3端电阻Ｒ７用来扩大U的线性动态范围，同时控制乘法器的增益。①载波信号由XFＧ1提控υC(ｔ)=VcmｃosωCt通过电容C1，C２以及R5加到相乘器的输入端IO８，IO10管脚。②调制信号由ＸFG２提供υΩ（t）=VΩcosΩｔ，通过电容C4及电阻R12，Ｒ9加到乘法器的输入端IO１，IO４管脚。③输出信号经过C3输出。仿真电路测试数据分析乘法器的直流工作点通过仿真得出乘法器的直流工作点（直流工作点是各个管脚在电路中的工作点并非管脚号)。可得，V（3）=V（2），Ｖ（1０)=V（9)，V（１4）=V（15）,V（１1）=V(12)，且Ｖ(1５）－V（2)≈２.6V＞2V所以MC1496内部的晶体管Ｑ1处于导通状态，同理可得出Q2,Q3，Q4这三个晶体管也处于工作状态;V(2）-Ｖ（9）≈６V〉２．7V，所以晶体管Ｑ5导通，同理可得Q6也处于工作状态;Ｖ（1１）-V（12）≈6Ｖ〉2V所以Q７处于工作状态，同理可得Ｑ8也处于工作状态。由总电路可得示波器的通道A为调制信号；通道Ｂ为已调信号;通道Ｃ为检波出来的信号；通道D可接载波信号。实验调试到后面出波形后出现了如下图一样的失真，经过老师的指导我加了带通滤波器，但是还是失真，后来老师说由于实验要求里调制信号为大信号，所以带通滤波器中的电容应该根据调整,因此减小了电路的失真.调整后：载波信号调幅信号调幅波形：分析:本次实验通过用ＭC14９６对输入的信号相乘,再经过放大器来对其功率进行放大,使最终的输出波形幅度达到了5V。基本满足了本次实验的要求.4.2检波电路根据公式可知,要实现同步检波需将与高频载波同频的同步信号与已调信号相乘,实现同步解调。经过低通滤波器滤除２附近的频率分量后,得到频率为Ω的低频信号：同步检波亦采用模拟乘法器ＭC14９6将同步信号与已调信号相乘,其电路图如图３。5所示.端输入同步信号或载波信号,端输入已调波信号，输出端接有电阻Ｒ11、C6组成的低通滤波器和1ｕF的隔直电容，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调，但要合理的选择低通滤波器的截止频率。本次检波实验数据:载波信号调制信号频率调制信号幅度调制度检波波形：5、项目总结:通过进行本次工程训练,我对普通条幅的相关知识有了更深的理解，同时，我对检波电路的性能及工作原理也有了更深的掌握。并认识到自己并没有将书本上的知识很好的领悟并能应用到实际中来.在本次不够工程训练的开始，并没有抓紧时间操作，对待的态度也不够认真，在第一次听了导师的讲解之后才对本次工程训练有了更认真的态度和更深的认识。在实践中最容易忽略的就是基本原理,在中期检查的时候,自己的波形并没有弄出来,很大一部分原因是没有弄清楚原理,一味的上网研究电路图，然后希望老师帮助自己调试，自己也没有认真的该参数调波形。中期检查上老师讲了调幅和检波的原理,并推荐我们回去看曾经学过的课本弄清楚原理。在几天的学习和调试中终于将调幅与检波的仿真实验完成。这次工程训练很好的锻炼了我的实践能力和知识的运用能力,熟悉了操作软件和基本原理，总结了很多学习经验，也为以后的实验打下了基础。此外，本次工程训练的另一个软件并没有在有限时间内掌握，但是通过其他同学的代码对其有了简单的认识。(见附录)6、参考文献：[1］樊昌信,通信原理[Ｍ］.北京：国防工业出版社，2０01.［２］张肃文，陆兆熊.高频电子线路[M]。北京:高等教育出版社，199３．[3］于洪珍,通信电子电路［M].北京：电子工业出版社,２002。［4]周锦荣，林楠。基于Mｕｌtiｓｉm1０的MＣ1４96调幅电路仿真及分析[J］。龙岩学院学报，2008，26（36)。7、附录PSPICE起源用于模拟电路仿真的SPICE（ＳimulａtｉｏｎＰｒogｒamwithIｎteｇｒａｔedCirｃuitＥmphａsｉs）软件于197２年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAＮ语言开发而成,主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计.SPICE的正式版SPIＣＥ2Ｇ在1９75年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。19８5年，加州大学伯克利分校用Ｃ语言对SPIＣE软件进行了改写,并由MICROSIM公司推出。１988年SＰICＥ被定为美国国家工业标准.与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件,在SPICE的基础上做了大量实用化工作,从而使ＳPＩCE成为最为流行的电子电路仿真软件。发展PＳＰIＣE采用自由格式语言的５。0版本自８0年代以来在我国得到广泛应用，并且从6。０版本开始引入图形界面。19９8年著名的EDA商业软件开发商ＯRCAＤ公司与Miｃrosim公司正式合并，自此Ｍicrｏｓim公司的PＳPICＥ产品正式并入ORＣAD公司的商业EDＡ系统中。不久之后，ＯRCAＤ公司已正式推出了ORCＡＤPＳPIＣERelｅase10．5，与传统的SPICE软件相比,PＳＰIＣE1０。5在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析;第二,不但能够对模拟电路进行,而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三,集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真,并且可以随时分析观察仿真结果.PＳPＩCE软件的使用已经非常流行。在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。用Pｓpicｅ文本做的调幅电路代码(本代码为参考学习代码,非本人编写)。LIBBIＰOLAR。LIB。LIBＪDIOＤE．LIB。TRAN1０U2ＭS0２NV120SIＮ(040mｖ100０k）C１10８010０ｎFR110801kR21040１kC２21101００nＦR31021０31kＲ710１0１kR8110820kＶ２1０ＤC12R91１１26。２KＶ30114DC１2R1011０66。2kR1110４1351０C４３10110uFC５1040100fＦR12110１08５1０R1410１１２51０R1510５01３ｋＲ20１2１１4650R2113１１43５0V４30SIN(０10０ｍv20ｋ)Ｑ910610839Q２N22２2Q1011211０3９Q2N２222Q1110６10849Q2N2222Q12３910４1０3Q2N2２22Q１3４９１0１10２Q2N22２２Q1411210８4９Q２N2２22Ｑ１5103105１9Q2N2２22Q1610210５2９Q2N2２22D2１05５9D1N5７19R4591１45０0R51911４500R6２９1145０0Ｖ5200SＩN（040mｖ1000ｋ）C１０108０0100nFR10１10800１kR201104００1kC202０1100100ｎFR30102０10３０１kR701０1001kR80１010８０20kV６01００DＣ12R９0１0１１2０6．2ＫV70011４0ＤC1２Ｒ1０010１0６0６。2kR11010４０130510C４011210１010uＦC501040０100fFR120１１00１080510R1401010120510R15０1０5001３kR2０0120１140650R2１0１3０1140３50C６１12005nFＲ16112０1501kＣ715００５ｎFC81503０100ｎＦR1730０1kQ9010６010803９0Q2N2２22Q10011201１00390Ｑ2N２222Ｑ1101060108049０Q2N2２２2Ｑ120390１0401030Q2N２222Q1３0４９0１01０1０20Q2N2２22Q１4０１1２010８０490Q2N2222Q１５０１03010５０1９0Q2N22２2Q１６0１020105０290Ｑ2N2２22D201０５05９0Ｄ1N5719R4０5９０1140５00R５０１9011４０5０0Ｒ6０2901１40５00。ＬIBBＩPOLAR。LＩＢ.PＲOBＥ.MOＤELD1N５71９D（IS=2.９50５7E-09ＲS=0．４２80４６N=１。9９４2７BV=１65IBV＝0）．ｅnd目录摘要—－--—－—－-—-—-—－—----——-——-—－－--—-—-－—--——－-－－－—--——－－—4课程设计内容及要求－－－—－———－---———-－—－——-－—－---－-－—４1、课程设计的内容－-—-——－-－－—----—-——--——-－-———-—-——－42、课程设计的要求———－---－-－－—－—-－--—-—－－—－—-—-——-—-－4通信系统的调制与解调-—-－—--—-－—－－－-——-—－－—－———--－—５1、通信系统的概念—－——-—－—－---—－－－-—－—-－——--—－——----5２、调制和解调的概念—-－－－——－－－———－－—-－——-——－－－-－——-—6MATLAＢ软件及功能介绍—－－－--—-－—－－——－---－--－—-－－——-—7１、MＡTLAＢ软件简介－-----—-—-－—--—--———－--—-—————---—－7２、ＧUI功能简介-—－—－-—－-————-——--——-－-－——----—-—-－－－—73、基于MＡTＬAＢ相关函数介绍-—－-—-—--－—－—---－-－—----－--8四种模拟信号的调制解调———-－－———－—-———－--—-——－—－－－101、AM的调制与解调——-—－—－————－---—---—-—－---—--－－—－102、DＳB的调制与解调－—--－－——-—--—--——--————－————－-—-133、SSＢ的调制与解调——－---———-－－--－－--—---————－－－———164、FＭ的调制与解调-—－——-－-—－－-－—－-—－－-———--—－-－———-１95、ＧUＩ界面的设计————-－－——--—－-——----－—－－—---—---—-2３总结与结束语—-－--－-－－-—————－—－---——-—-－－-－－——－-－-251、各调制解调方式性能分析总结——－－-－—---—－－-———-—--—２52、结束语---——--—-－-—－—-－—－－－－———-—－——－－－-－—-－—-—－－26参考文献-——-－－-—--－-－---－—－－--—————-——－-－-————－-－——－—--——２６摘要：通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称,作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位，是不可或缺的，因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言,它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱,为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便.本次课程设计首先介绍了通信系统的概念，进而引出调制和解调，然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱,并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现，运用MATLＡB仿真软件进行仿真。第一章课程设计内容及要求１、课程设计的内容1）．编写MATLAB程序实现AM的调制与解调；2).编写ＭATLAＢ程序实现DSB的调制与解调；3）．编写MATＬＡB程序实现SＳB的调制与解调;4）.编写MＡTLAＢ程序实现FM的调制与解调；5).调用GUI实现以上相应的波形。2、课程设计的要求1）．掌握线性幅度（ＡM、DSB、SSＢ）的调制和解调原理,以及非线性角度（FM)的调制与解调原理。２）.学会Matｌab仿真软件在幅度调制与解调和角度调制与解调中的应用。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。5）.学习掌握如何生成GUI界面以及如何使用它来显示相应的波形。第二章通信系统的调制与解调通信系统的概念通信是为了传输信息，通信系统就是将信息从信源发送到一个或多个目的地,对于电通信来说，首先要把消息转变成电信号，然后经过发送设备，将信号送入信道，在接收端利用接受设备对接收信号作相应的处理后，送给信宿再转换为原来的消息,这一过程可利用图1所示的通信系统一般模型来概括.接收设备信道发送设备接收设备信道发送设备(发送端)（接收端）信息源受信者噪声源信息源受信者噪声源图1通信系统的一般模型通信（Coｍmunicaｔioｎ)传输的消息是多种多样的，可以分成两大类：一类称为连续消息;另一类称为离散消息。消息的传递是通过它的物理载体电信号来实现的,按信号参量的取值不同，可以把信号分为两类：模拟信号和数字信号。通常按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的可以把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。１）.模拟通信系统模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统,其模型如图2所示,其中包含两种重要变换。第一种变换是,在发送端把连续消息变换成原始电信号,在接收端进行相反的变换，这种变换由信源和信宿来完成，通常称为原始电信号为基带信号，基带的意思是指信号的频谱从零频附近开始。有些信道可以直接传输基带信号,而以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输这些信号。因此，模拟通信系统中常常需要进行第二种变换：把基带信号变换成适合在信道中传输的信号，并在接收端进行反变换.完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器［１]。噪声源调制器模拟信息源噪声源调制器模拟信息源信道信道受信者解调器受信者解调器图２模拟通信系统模型型2.调制和解调的概念调制：把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程，广义的调制分为基带调制和带通调制（也称为载波调制)。在无线通信中和其他大多数场合，调制均指载波调制.载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号)，这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的周期性振荡信号称为载波，它可以是正弦波,也可以是非正弦波(如周期性脉冲序列）。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。解调：将已调信号中的调制信号恢复出来,是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。解调可以分为正弦波解调（有时也称为连续波解调)。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。调制方式有很多,根据调制信号是模拟信号还是数字信号,载波是连续波（通常是正弦波）还是脉冲序列，相应的调制方式有模拟连续波调制（简称模拟调制）、数字连续波调制（简称数字调制)、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等。最重要和最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。常见的调幅、双边带、单边带和残留边带等调制就是幅度调制的几个典型实例。解调的方法可以分为两类：相干解调和非相干解调(包络检波)。解调过程与采用何种解调方式有关，对于常规幅度调制，一般用包络检波进行解调，由于在这种解调方式中,接收机对载波频率和相应精度的了解是无关紧要的，所以解调过程相对简单。对于ＤSB调制和ＳSB调制,用相干解调的方法，它要求在接收机中有一个与载波同频同相的信号,接收机中产生所需要的正弦波振荡器，为本地振荡器。数字通信系统中,采用键控调制方式,这里不一一介绍。第三章MＡTLAＢ软件及功能介绍1、MAＴLAB软件简介ＭAＴＬＡB是matｒｉx&ｌabｏratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国maｔhworｋs公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平.ＭATLAB和Ｍａｔhemaｔicａ、Maｐｌe并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域.编程创造的功能：在命令行或者在手稿里确定单个行的函数的匿名的函数，当任何表示是真实的时，有条件的休息点，让你停止块意见出于记分员可发表意见的一个代码的整个部分数学整数算术，让你处理更大的整数数据集合单精度运算，线性代数，FFT和过滤，使你能够处理更大的单精度数据集合更坚固的计算几何学程序使用Qhｕll。１,给更大的对算法选择的控制ｌiｎsｏlve功能,使你能够迅速通过指定系数的基体的结构解决线性方程序的系统和muｌtipｏint边值问题编程环境:MATＬＡB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MAＴLAB的商业化以及软件本身的不断升级，ＭＡTＬAＢ的用户界面也越来越精致,更加接近Windoｗs的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MAＴLAB提供了完整的联机查询、帮助系统,极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析.GUI功能简介GUI是GraｐｈicalUsｅrＩnterface的简称，即图形用户界面,通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-eｅ"准确来说ＧUＩ就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUＩ是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学,及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人-机—环境三者作为一个系统进行总体设计。这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能,使操作更人性化，减轻使用者的认知负担,使其更适合用户的操作需求,直接提升产品的市场竞争力。主要组成部分：多文件界面在一个窗口之内进行多个数据管理的方式。这种情况下，窗口的管理简单化，但是操作变为双重管理。标签多文件界面的数据管理方式中使用的一种界面,将数据的标题在窗口中并排，通过选择标签标题显示必要的数据,这样使得接入数据方式变得更为便捷.上述中，多文件界面主要是微软视窗系统采用。而在其他环境中，通常多是单文件界面，所以无所谓单一/多文件界面的称呼问题.菜单将系统可以执行的命令以阶层的方式显示出来的一个界面。一般置于画面的最上方或者最下方，应用程序能使用的所有命令几乎全部都能放入.重要程度一般是从左到右，越往右重要度越低。命定的层次根据应用程序的不同而不同,一般重视文件的操作、编辑功能,因此放在最左边，然后往右有各种设置等操作,最右边往往设有帮助。一般使用鼠标的第一按钮进行操作。即时菜单（又称功能表）与应用程序准备好的层次菜单不同，在菜单栏以外的地方，通过鼠标的第二按钮调出的菜单称为“弹出菜单”.根据调出位置的不同，菜单内容即时变化,列出所指示的对象可以进行的操作。图标显示在管理数据的应用程序中的数据，或者显示应用程序本身。数据管理程序,即在文件夹中用户数据的管理、进行特定数据管理的程序的情况下,数据通过图标显示出来。通常情况下显示的是数据的内容或者与数据相关联的应用程序的图案。另外，点击数据的图标，一般可以之间完成启动相关应用程序以后再显示数据本身这两个步骤的工作.应用程序的图标只能用于启动应用程序.按钮菜单中，利用程度高的命令用图形表示出来,配置在应用程序中,成为按钮。应用程序中的按钮,通常可以代替菜单。一些使用程度高的命令，不必通过菜单一层层翻动才能调出，极大提高了工作效率。但是,各种用户使用的命令频率是不一样的，因此这种配置一般都是可以由用户自定义编辑。3、基于MAＴＬＡB相关函数介绍1).plot功能:线型绘图函数。格式：pｌot（x）pｌot（ｘ,y)说明：plot(ｘ)是一种最简单的调用方式,x是长度为n的数值向量。pｌot（x)的作用是在坐标系中顺序地用直接连接顶点｛i,x（ｉ)，ｉ＝1,２,…,n}生成一条折线。当向量元素充分多时，即可生成一条光滑的曲线.2）.subploｔ功能：多坐标设置与定位当前坐标系。格式:suｂplｏt(m,n,k)说明：sｕbplｏt(m，n，ｋ)将图形窗口分成m行n列ｍ*ｎ块子区域，按从上到下，从左到右的顺序，在第k块子区域定义一个坐标系，使其成为当前坐标系，随后的绘图函数将在该坐标系输出图形。３）.ezplot功能:该命令用来绘制符号表达式的自变量和对应各函数值的二维曲线。格式：ezpｌot（Ｆ,[xmｉn,xｍax]，fig）说明:其中F是要画的符号函数;［xmin,xmaｘ]是绘图的自变量范围，ｆip是窗口。4）．axiｓ功能：该命令用来控制坐标轴的特性。格式：axis(［xmｉn,xmax］，［ｙmiｎ，ymaｘ］)说明:此为坐标范围，其中xmｉｎ〈xmax，ｙmin〈ymａx。5）。buｔter函数是用来计算求Butterwｏrｔh数字滤波器的系数.所调用的函数格式如[a,ｂ]=bｕtteｒ（Ｎ,wｎ，‘lｏw’)这是指求Ｎ阶低通滤波器的系数。由此也可以求出帯通、高通、帯阻的。并且也可以选择用其他类型的,如切比雪夫，椭圆型等.6)。fｉltｅr函数为滤波函数,如Y=filter（B,A，Ｘ）,输入X为滤波前序列，Y为滤波结果序列,B、Ａ提供滤波器系数，B为分子，A为分母7）。sizｅ函数是用来求某一函数行和列，如［m，n]＝size(x)；是用来求函数x的行数和列数.８）。raｎdn函数只用来产生随机数,在本次课设中，该函数可用来产生随机数作为在信道中加入的随机噪声。如ni=rａｎｄn（m,n）为产生一个随机矩阵作为噪声加入到信道中.9)．ｉｎt函数是求积分的函数,如ｙ=iｎｔ＿x,即x的积分是y。10）.diff函数是求导的函数，如y=difｆ＿x，即x的倒数是y。1１）。str2ｎum函数是将我们所输入的数正常显示出来，因为在ＭATLAB中，函数所显示的数是ASC码值，因此，必须用此函数才能正常显示我们所想使用的阿拉伯数字。1２）．hiｌｂert函数，是用来提取包络的，在包络检波中可以运用到。其调用格式为:ｓ=abs(hiｌbert(s0));第四章四种模拟信号的调制解调１、AM的调制解调1）。AM调制原理基带信号中含有直流分量,已调信号表达式：A0:调制信号中的直流成分；m（ｔ）：需传送的原始信号。由上式可以看出,载波信号的表达式为,调制信号的表达式为.在本次课设中,令Am为5,并且在m(t）前设有调制系数ｍ来控制调制程度。原理框图如下所示：2）.AＭ的解调原理ＡM的解调为调制的逆过程，AM解调可以分为相干解调和包络（非相干解调）两种,在本次课设中，两种方法我都运用到，在下面的内容中将会做一系列的对比。在相干解调中，要注意的是我们要加入一个与原先调制信号运用到的载波信号一样的载波信号与已调信号相乘。本次课设用到的是相关解调。(１)相干解调相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬到了载频的位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现.解调则是调制的逆过程，即把在载频位置上的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现.相干解调时，为了无失真的恢复出原始基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相)的本地载波(称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后,经过低通滤波器取出低通分量,即可得到原始的基带调制信号.相干解调适用于所有的线性调制信号的解调，即对AM、ＤSB、SSB。在下面的有关对DSB、SＳＢ等的相干解调将不再做解释。从下面的原理图我们可以看出来。LPFＳam（t)Sp（ｔ)Sd(t）LPFc（t）=ｃoｓwct相干解调的一般模型(2).包络检波ＡＭ信号在满足|ｍ(t）｜max<＝Ａ0的条件下，其包络与调制信号m（ｔ)的形状完全相同.因此,AM除了可以采用相干解调之外，还可以采用包络检波，且一般情况下都采用的是包络检波来恢复信号。包络检波通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调,因此不需要相干载波。在ＭATLAB中，提取包络我们可以采用希尔伯特函数来提取.3)。AM调制与解调结果的实现与分析（1）．AＭ调制解调程序代码clareｓｅtt=—１:0。0000１:1;A０=８；%载波信号振幅A1＝4；%调制信号振幅A2=2；％已调信号振幅ｆ=3000；%载波信号频率w0＝2＊f＊pi；m=０。1５;％调制度ｋ=０.５％ＤSＢ前面的系数Uc=A０*cos（w0＊t）；%载波信号ｓubplｏt(421）；ｐloｔ（t，Uc)；tｉtｌe（'载频信号波形’）；axiｓ([0,０.０1,-１５，15]）；ｓｕbpｌot(422）;Y1=fft(Uc）;%对载波信号进行傅里叶变换ｐlot（aｂs(Y１）);tｉtle(’载波信号频谱’）；axiｓ（［５800,62０0，0,10０0000］）；t=-1：0。00０01：1；A0=8；％载波信号振幅A１=4;%调制信号振幅A２=２;%已调信号振幅f=30０0；％载波信号频率w０=2＊ｆ*pi;m=0。15;%调制度ｋ=0．5％DSB前面的系数mｅs=Ａ１*coｓ(0。001＊w０*t）；％调制信号subplot(42３)；ｐｌot（ｔ，mes）;xlabeｌ（’t'）,title('调制信号'）；ｓubpｌｏt(4２４）；Y2=fft（mes);%对调制信号进行傅里叶变换ploｔ（ａbｓ（Y2）)；ｔitle(’调制信号频谱'）；ａxis（［1９8０００，202000,0,10００0０0]）;t=-１:０。00001：1；Ａ0＝8；％载波信号振幅A１=4；%调制信号振幅A2=２；%已调信号振幅f=3000;%载波信号频率ｗ0＝2＊f＊ｐi;m=０．1５;％调制度k=０。5％DSB前面的系数mｅs＝A1＊cｏs(0．0０1＊w0*ｔ）；％消调制信号Ｕam=A2＊(1＋ｍ＊mｅs)。*ｃos(（w0).＊t)；％AM已调信号ｓubｐlot（４25)；plot（t,Uam）;gｒｉｄon；tiｔle('AM调制信号波形'）;ｓｕbplｏt（426）；Y3=ffｔ(Ｕam）;％对AM已调信号进行傅里叶变换ｐｌot(abs（Ｙ3））,grｉd；titｌe('AＭ调制信号频谱’）；aｘis([5950，6０50，0,500０00］);t＝—１:0.０000１:1；A０=８;%载波信号振幅Ａ１=4；%调制信号振幅A2＝２；％已调信号振幅f=3000;％载波信号频率w0=2＊f＊pi;m=0.15;％调制度k＝0.5%ＤSB前面的系数mes=A１*cos(0。０01＊ｗ0＊t）；%调制信号Uam=Ａ2*（1+m＊mes）。＊cos（（w0)．*ｔ）;%AM已调信号Dam＝Uam.＊cos（w0*t）；%对ＡＭ调制信号进行解调sｕbpｌｏt（427）;plot(t，Dam)；gridon；tiｔle(’滤波前AM解调信号波形'）；ｓuｂplｏｔ(428);Y５＝fft(Ｄam);%对AM解调信号进行傅里叶变换plot（abs(Ｙ５)）,ｇｒｉd;titlｅ(’滤波前ＡＭ解调信号频谱')；aｘis（［18796０，１８８0４0，0，2000０0］）；．结果截图。实验结果分析从左图中可以载波、调制信号的波形,右图中可以的到个波形频率。图中可以看出实验得到比较准确的解调信号,因为调制信号时没有噪声干扰。另外解调信号不过横轴是因为调制信号有直流分量。２、DSB的调制与解调原理1)。DSＢ的调制原理与AM信号比较，DSB信号不存在直流分量，如果输入基带信号没有直流分量，且h（t）是理想带通滤波器，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号，或称双边带抑制载波调制信号，简称DSB信号。时域表达式:ｓ＿dsｂ（t)＝m(ｔ）cｏsωcｔ，m（t)为调制信号。其优点是节省了载波功率,缺点是不能用包络检波,需用相干检波,较复杂。２).ＤＳB的解调原理DSＢ的解调只能用相干解调，其解调原理与AM的解调原理是相同的,参照就行。解调原理图可由下图所示，下图是在信道中加了噪声的。我们也可以将噪声去掉,默认为其为理想信道。3）。DＳＢ调制与解调的结果实现与分析（1）。DＳB调制解调代码ｃlarｅseｔt＝-1:0。000０1:1;A0＝10;％载波信号振幅A１=５;％调制信号振幅A2=3;%已调信号振幅f＝３0０0；%载波信号频率ｗ０=2＊f＊pi；ｍ=０．15；%调制度k＝0。5％DＳＢ前面的系数Uｃ＝A0*cｏs（w0*t）;%载波信号sｕｂplｏt（４21）；ｐｌｏt（t,Uc）；titlｅ(’载频信号波形＇）;axiｓ([０,０．0１,-1５,１5］)；ｓubplot(422);Y1=fｆt(Uc）；%对载波信号进行傅里叶变换plot(abs（Y1））;ｔｉtle('载波信号频谱'）；axis（［58０0,620０，0,1０00０00]）;t=—１：0.00０01：1；Ａ0=10;％载波信号振幅Ａ１=5;%调制信号振幅Ａ2=３；%已调信号振幅f=3０00;％载波信号频率w0=２*f＊pi；ｍ=０。15；%调制度ｋ＝0．５％ＤSB前面的系数ｍes=Ａ１＊cｏs(0。00１＊w0*t）;％调制信号subｐloｔ（4２3)；plot（t，meｓ)；xlａbeｌ（’ｔ'）,tiｔle（＇调制信号＇）；ｓｕbｐｌot（42４）;Y２=fｆt(mes）;%对调制信号进行傅里叶变换plｏｔ（ａbｓ（Y2））；tｉtle（＇调制信号频谱’);axis（[1980０0,202000,0，1０0０000]）；t=－1:0。000０１：１；Ａ0=10;%载波信号振幅A1=5；%调制信号振幅A2＝３;％已调信号振幅f=3０00;%载波信号频率w0=2＊ｆ＊pi;m=0.15；%调制度k=0。5%DSＢ前面的系数Uc=Ａ０．＊cｏｓ（ｗ0*t);％载波信号ｍeｓ=A1*ｃos（0.001*ｗ0*t）；%调制信号Udsb＝ｋ＊mes.*Ｕc;％ＤＳB已调信号subpｌot（4２5)；plot（t，Uｄsb）；ｇridoｎ；ｔｉtle（＇ＤSB已调信号波形’）;axiｓ（[0,1，－40,4０]）；subｐlot（426）；Ｙ4=fft（Udsb);%对DＳB已调信号进行傅里叶变换plot(ａｂs（Y4)），grｉd；tiｔｌｅ（’DSB已调信号频谱'）；axｉｓ（[19396０,1９404０,0，1300000]);t=－1：0。００00１：１；Ａ０=10；％载波信号振幅A１=５；%调制信号振幅A2=３；%已调信号振幅f=300０；%载波信号频率ｗ0=２＊ｆ*pｉ；m=0.1５;%调制度k＝0.５％DSB前面的系数Uc=A0。＊coｓ（ｗ0＊t)；％载波信号mes＝Ａ1＊cｏs（0。001*w0＊ｔ）；%调制信号Uｄsｂ=k*mes。*Uc;%ＤＳB已调信号Ddsb=Udsb.＊cｏｓ（w0*t）；%对DSB已调信号进行解调ｓubplot(427)；pｌot（ｔ，Ddsb)；gridon;tｉtle(＇滤波前ＤＳＢ解调信号波形’)；axis（［0，１，-40,40］）；sｕbploｔ（428)；Y6＝fft（Ddsb);%对DSＢ解调信号进行傅里叶变换ploｔ(abs(Y6))，grid；ｔiｔle(’滤波前DSＢ解调信号频谱’)；axis（［187９６0，１88０40,０,1300000])；。结果截图。结果分析DSB信号解调时采用相干解调，比包络检波器复杂得多。根据原理可以很容易设计出调制和解调的方法来.结果跟预期的一致.由于是在理想状态下做的调制，所以解调得比较完美.如果是在工程上使用,肯定有或多或少的噪声干扰,那样的话必须要在解调后设计一个滤波器滤除噪声。3、SSB的调制与解调1）.ＳSB的调制原理假定基带信号仍然是一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源m（t)，载波是频率为10Hz，幅值Ａ=2的余弦信号.用相移法产生SSＢ信号，可用以下的表达式表示：也就是说将基带信号m（t）本身乘以余弦信号本身，对基带信号进行希尔伯特变换后与正弦信号相乘,最后将两个乘积相加即可。在MATLAＢ程序设计时，先设计出希尔伯特变换函数,再按以上步骤实施，就得到了SSB调制的程序.2）.SＳＢ的解调原理ＳSB的解调是SSB调制的逆过程,因为也只能用相干解调，需经过模拟相乘器,与相干载波相乘。因为SＳB的上下边带是一样的，我们单独的看是不能看出调制或解调出的信号是上边带还是下边带,所以我们引入了希尔伯特变换，调制解调出的是整个SSＢ信号,包括上边带与下边带。其原理框图如图所示:H(w)为单边带滤波的传输函数，若具有以下理想高通特性，则可滤除下边带；若具有以下理想低通特性,则可滤除上边带；实现SSB的调制需要设计一个滤波器，本次课设我设计的是低通滤波器，查阅资料,用matlab设计生成滤波器的系数。３）.ＳSB调制与解调的结果实现与分析(1)。SSB调制解调程序代码cｌａrｅｓetfm=1;fc=１０；ａm=ｓｑrｔ（2）;Fｓ=3００；wc＝2＊pi*ｆc;wm=fm＊２＊pi；t=０:1/Fs：１；ｓm=am＊coｓ(ｗm＊t）;％原信号ｓubplot（42１)plot(t，ｓｍ）；％原信号时域波形titlｅ（＇SSＢ调制信号的时域波形'）；xlaｂel（＇ｔ’)；ｇrｉdｏn；s=ｍoｄulate（sm,fc，Fｓ，＇amｓsb')；%已调制信号S＝abs（fft(sm)）;％傅里叶变换subplot(422)ｐlot(S)；％已调制信号频域波形tｉtle('SSB原始信号的功率谱'）；xlabel（’w'）；gｒiｄon;sｕbｐloｔ(4２3）plot(t，ｓ）；％已调制信号时域波形ｔitle（＇ＳSB已调信号时域波形');ｘｌaｂeｌ（'t＇）；gridoｎ；suｂplｏt(４24）S=ａbｓ(ffｔ（s)）;plot（S）;%已调制信号频域波形titｌe（’ＳSB已调信号的功率谱’）；xlabeｌ（'w＇）；grｉdon；ｓｐ=ｓ。＊cｏs（wｃ＊t）；%乘相干载波ｆp=3;fs=１５；%设计低通滤波器wp＝（2＊pi＊fｐ）/Fｓ；ws=（2*ｐｉ＊fs)/Fs；ａlpｈap＝0.5;ａlphas＝40；delta１=(１0＾（aｌｐhap/２0)—1）/（10＾（alphap／2０）＋1）;ｄeltａ2=10^（-aｌpｈａs/20）；deｌta＝［deｌｔa１,deltａ2];f=[fp，fs]；m=［1，0];［L,fpｔs，mａｇ,wｔ]=remezorｄ(f，m，delta，Fs);hn=remez(Ｌ,fpts，ｍaｇ，wt);%设计低通滤波器结束ｓｄ=conv(sp，ｈn）;％过低通滤波器SD=abs(fft（sd）);subｐlot(42５）pｌｏｔ(sd）;%解调后的时域波形title（’相干解调后的ＳＳB信号时域波形＇)；ｘlabeｌ（’ｔ'）;ｇｒiｄｏｎ;sｕbplｏt（4２6）plｏt(ＳＤ）；％解调后的频域波形tiｔlｅ('相干解调后的SSＢ信号频域波形')；xlabel（'w’);ｇridｏｎ;k＝s+awｇn(s,10，-10);％已调信号加噪声sｄｋ＝conv（k，ｈｎ);%加噪声后解调sｕbplｏt(42７）plot（ｓｄk）;%加噪声后解调得到时域波形tｉｔle(’加噪声后解调得到时域波形＇）;xｌaｂel（'t’）；gridｏn;SＤK=aｂｓ(fｆt（sｄk)）；subｐlｏt(428)plot(ＳDＫ）;%加噪声后得到信号频域波形tｉｔle（'加噪声后得到信号频域波形')；xlabel（'ｗ’);ｇｒidoｎ；.实验截图。实验结果分析本次课设SSB调制的最大困难在于设计设计低通滤波器,只要将滤波器设计好了,其他步骤与DＳB的相似.从图中可以看出,得到的结果还是比较理想的，原因是我的本次试验都在理想状态下进行的，并未加任何噪声。4、ＦＭ的调制与解调原理1）。ＦM的调制原理ＦＭ调制是一种非线性的调制，频率调制的一般表达式为：角度调制信号的一般表达式为式中：A为载波的恒定振幅；为信号的瞬时相位，记为；为相对于载波相位的瞬时相位偏移;是信号的瞬时角频率，记为；而称为相对于载频的瞬时频偏.所谓频率调制（FＭ），是指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化,即式中：为调频灵敏度.这时相位偏移为：,代入角度调制信号的一般表达式，可得调频信号为：２).FM的解调原理FＭ的解调也可以分为相干解调和非相干解调两种。并且FＭ有窄带和宽带两种。在本次课设中,我选择的是窄带。窄带的相干解调原理框图如下所示:微分LPFBPFSfm(ｔ）Ｓi（t）微分LPFBPFC（t）窄带信号的相干解调这种解调方法与线性调制中的相干解调一样，要求本地载波与调制载波同步,否则将使解调信号失真。下面介绍非相干解调的方法与原理，其框图如下所示:FM的非相干解调模型非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如上图所示.限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变;带通滤波器的作用是用来限制带外噪声，使调频信号顺利通过。鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。本次FＭ解调采用非相关解调。３）．FM的调制与解调的结果实现与分析（1).ＦM调制解调程序代码clareｓett0=2;tz＝0．0０01；％时间向量精度fｓ=1/ｔｚ;%设定抽样频率t=［－t０：tz：t0］;％产生时间向量kf＝5；％设定压控振荡器系数fｃ=10;%设定载波频率kd=０．8;%设定鉴频增益/鉴频器灵敏度m＿ｆun=ｃoｓ(２＊ｐｉ＊t）；int_m（1）=0；%对m_fｕn积分ｆｏｒi=1：length(ｔ)—1iｎｔ_m（i+１)＝ｉnｔ_m（i)+ｍ_fun(i）＊ｔz；endx＝sqrt（2)*cｏs(2*ｐｉ＊fｃ＊ｔ+kｆ＊inｔ＿m）；％调制信号ｙ=m_fｕｎ。＊ｋd*ｋｆ；%解调信号z=-sqrt（2)＊(２＊ｐi＊fc+kf＊ｍ_fun）。＊ｓin（2*pi*fc＊t+kf*ｉnｔ_m）;Nf=４096*３２；Ｍ＝ffｔ(m＿fｕｎ，Nf）;％对原始信号快速傅里叶变换f=［0:1:Nｆ-1］。/Nf.＊fs；Ｘ=ffｔ（ｘ，Ｎf）；%对已调信号快速傅里叶变换Ｙ=fft（ｙ，Nｆ）；％对解调信号快速傅里叶变换Z=ffｔ（ｚ,Nf);suｂplot(421）%生成原始信号的时域图形plot(t，m_fuｎ(１：length(ｔ）)，＇linewidｔh’，2）；tｉtle(’原始信号的时域图形’)；xlａbel（’时间/s＇);legｅnd（'m（t）’）subplｏt（422）%生成原始信号的频域图形ｈ１=plot(f，ａｂs（fｆｔshift（M）)／maｘ(aｂs(M)），’linewｉｄth＇，１）;ｔｉtle（’原始信号的频域图形'）；ｘlabｅl('频率/Ｈz');leｇeｎd('M（f)'）；subpｌot（423)%生成已调信号的时域图形pｌoｔ（t，x(1:leｎgth(t)），'linewidth',２)；titｌe（’已调信号的时域图形’）;xlabｅl（'时间/s＇）;legeｎd（'x（t)＇);sｕbplｏt（42４）;％生成已调信号的频域图形plｏt(ｆ，ａｂｓ(ffｔsｈift(Ｘ）)/maｘ（ａbs（X)）,＇linewidｔh',１）；title（'已调信号的频域图形'）；xlabeｌ(＇频率/Hz＇）;lｅgeｎd('X(f)’）;subplot（4２5)%鉴频微分电路输出ｐlot(ｔ，ｚ（1:lｅngtｈ（t）),’liｎewidｔh＇,2)；tｉｔlｅ(’鉴频微分电路输出的时域图形’）;xlabel（＇时间/s');ｌｅgeｎd(’z(t）')；ｓubplot（426)ploｔ(f,aｂs(fｆtshｉft（Z)）/maｘ(abs(Z))，'linewidth＇,1）；title(’鉴频微分电路输出频域图形')；ｘｌabel（'频率/Hｚ’）；legeｎd（’Z（ｆ）’);sｕbｐlot(427)％生成解调信号的时域图形pｌot(t,y（1：ｌenｇth（t））,’lｉneｗiｄth＇，2);title(’解调信号的时域图形’）;ｘｌabel（’时间／s＇)；ｌｅgｅｎｄ(’ｙ(t）');suｂｐlｏｔ（4２8）％生成解调信号的频域图形ｐlot（f，abｓ(fftｓhift(Ｙ））/max（abｓ（Y)),’liｎｅwｉdtｈ＇,1)；ｔitｌe(’解调信号的频域图形＇）;ｘlａbel（’频率/Hz’);legenｄ（’Y（f）’);。结果截图．实验结果分析该结果图为FM的调制以及在非相干解调下的解调波.在实验过程中，我发现解调出来的波的平滑度与滤波器的结束有关，与滤波器系数有关，误差总是存在的，所以在选择滤波器的时候很重要。5、GUＩ设计的过程１）。设计过程ＧUI创建包括界面设计和控件编程两部分,主要步骤如下。第一步：通过设置GUIDE应用程序的选项来运行GUIDＥ;第二步：使用界面设计编辑器进行面设计；第三步：编写控件行为响应控制（即回调函数)代码。这是进入GＵI界面的第一步,根据相应的规则，在控制面板上编辑出下列的界面,在编辑时应该注意如何使用控件,在本次课设中用到的控件有：（１)坐标轴：默认的标签(Ｔag)属性值为“横坐标参数设置",字号大小可以自己设定,我设置的是12;(２）面板：设置面板是为了标记某个区域代表的是什么,这样使人看了一目了然；(3)静态文本框：在面板内部添加,添加之后，他自己本身不会改变,当然也不会改变界面上的其它属性功能;（4）动态文本框：动态文本框是可以改变，并且其属性是要用到回调函数中去的，他会改变最终结果的性能，在本次课设中，它是用来设置我们所需用到的参数；（５）按钮：按钮是用来控制谁会起控制作用,通过按钮可以来控制结果的发生,在本次课设中，按钮就是用来控制AM、ＤSB、SSB、ＦＭ的调制与解调的。２）.GＵI设计结果第五章总结与结束语各调制解调方式性能分析总结在大信噪比下，ＡＭ信号包络检波的性能几乎与相干解调法相同.但当输入信噪比低于门限值时,将会出现门限效应,这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作。AM调制的优点是接收设备简单;缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。AＭ调制方式主要在中波和短波的调幅广播中.DＳB调制的优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但接收要求同步解调，设备复杂.应用较少,一般只用于点对点的专用通信中。SSB调制的有点是功率利用率和频带利用率都高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于ＡM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。鉴于这些因素,SＳＢ常用于频分多路复用系统中。FM波的幅度恒定不变,这使它对非线性器件不甚敏感，给ＦM带来抗快衰落能力.快带FM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而宽带FＭ广泛应用于长距离高质量的通信系统中.2、结束语通过本次课设,我明白了调制在通信系统中的重要性.所谓调制,就是把信号转换成适合在通信系统中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和帯通调制（也称载波调制）。在无线通信中和其他大多数场合，调制均成为载波调制。调制的目的在于将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号，且有效地利用频带，实现信道的多路复用传输，最终提高通信系统抗噪声/干扰性能。在调制中出现了两种信号,基带信号和载波信号.基带信号（调制信号）包含信息、需要被传输的原始信号，具有频率较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不适宜直接进行传输。载波信号（被调制的信号）是在信道中传输、其某些参数受调制信号控制的特定信号.载波信号可以分为两类：用正弦型信号作为载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。模拟调制通常采用正弦波作为载波，调制方式有：线性幅度调制与非线性角度调制两种.线性幅度调制是指载波的幅度随基带调制信号成比例变化;从频谱来看，已调信号的频谱与基带信号频谱呈线性搬移的关系。如调幅AM，双边带ＤSB,单边带SSB等.非线性角度调制是指载波的频率或相位随基带调制信号成比例变化。已调信号的频谱不再保持原来基带调制信号频谱的结构，而产生新的频谱分量。刚开始的时候不知道如何去设计模拟信号的调制与解调。接着慢慢查阅书本和网上找资料，熟悉掌握了模拟信号的几种调制解调方式。由于平时用ＭATＬAB的次数比较少,所以对MAＴLAB的使用并不是非常熟练，特别是GUI界面的设定，可以说是现学的新内容。通过不断的努力,在同学的帮助下基本完成。通过此次课程设计，更加深刻巩固的对