通信原理模拟调制实验报告.docx
《通信原理模拟调制实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理模拟调制实验报告.docx（31页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
通信原理模拟调制实验报告
HUNANUNIVERSITY
通信原理
实验
学生姓名阳铭宇
学生学号2
专业班级通信1301___
指导老师余小游
2016年5月5日
实验一模拟调制
Ø实验预习
●实验目的
1.理解模拟调制的5个基本性质：
已调信号的时域表示、已调信号的频域表示、已调信号的带宽、已调信号的功率含量、解调后的信噪比。
2.掌握模拟调制（幅度调制、角调制）的基本原理并且通过仿真加深理解。
●实验原理
AM信号
时域表达式
式中m（t）－调制信号，均值为0；
A0－常数，表示叠加的直流分量。
频域表达式
DSB信号
时域表达式：
无直流分量
频域表达式：
无载频分量
SSB信号
双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M（ω）的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。
这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制
时域表达式
◆
保留上边带
◆保留下边带
频谱表达式
FM信号
时域表达式
频域表达式
✧宽带调频：
✧
窄带调频（NBFM）
Ø实验报告
1.DSB-AM调制
代码：
clearall;
closeall;
clc;
t0=0.15;%信号持续时间
ts=0.001;%采样周期
fc=250;%载波频率
snr=20;%信噪比
fs=1/ts;%采样频率
df=0.3;%频率分辨率
t=0:
ts:
t0;
snr_lin=10^（snr/10）;%线性信噪比
%%信息信号
m=[ones（1,t0/（3*ts））,-2*ones（1,t0/（3*ts））,zeros（1,t0/（3*ts）+1）];
c=cos（2*pi*fc.*t）;%载波信号
u=m.*c;%调制后信号
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%傅里叶变换
M=M/fs;
[U,u,df1]=fftseq（u,ts,df）;%调制后信号的傅里叶变换
U=U/fs;
[C,c,df1]=fftseq（c,ts,df）;%载波的傅里叶变换
f=[0:
df1:
df1*（length（m）-1）]-fs/2;%频率向量
signal_power=spower（u（1:
length（t）））;%已调信号功率
noise_power=signal_power/snr_lin;%计算噪声功率
noise_std=sqrt（noise_power）;%计算噪声功率的标准差
noise=noise_std*randn（1,length（u））;%产生高斯噪声
r=u+noise;%将噪声加到已调信号中
[R,r,df1]=fftseq（r,ts,df）;%混合信号频谱
R=R/fs;%缩放比例
signal_power;
clf;
figure
（1）;
subplot（2,2,1）;
plot（t,m（1:
length（t）））;
xlabel（'Time'）;
title（'Themessagesignal'）;
subplot（2,2,2）;
plot（t,c（1:
length（t）））;
xlabel（'Time'）;
title（'Thecarrier'）;
subplot（2,2,3）;
plot（t,u（1:
length（t）））;
xlabel（'Time'）;
title（'Themodulatedsignal'）;
figure
（2）;
subplot（2,1,1）;
plot（f,abs（fftshift（M）））;
xlabel（'Frequency'）;
title（'Spectrumofthemessagesignal'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fftshift（U）））;
title（'Spectrumofthemodulatedsignal'）;
xlabel（'Frequency'）;
figure（3）;
subplot（2,1,1）;
plot（t,noise（1:
length（t）））;
title（'Noisesample'）;
xlabel（'Time'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t,r（1:
length（t）））;
title（'Signalandnoise'）;
xlabel（'Time'）;
figure（4）;
subplot（2,1,1）;
plot（f,abs（fftshift（U）））;
title（'Signalspectrum'）;
xlabel（'Frequency'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fftshift（R）））;
title（'Signalandnoisespectrum'）;
xlabel（'Frequency'）;
实验结果：
2.DSB-AM解调
代码：
t0=0.15;%信号持续时间
ts=1/1500;%采样间隔
fc=250;%载波频率
fs=1/ts;%采样频率
df=0.3;%所需的频率分辨率
t=[0:
ts:
t0];%时间向量
m=[ones（1,t0/（3*ts））,-2*ones（1,t0/（3*ts））,zeros（1,t0/（3*ts）+1）];%消息信号
c=cos（2*pi*fc.*t）;%载波
u=m.*c;%已调信号
y=u.*c;%已调信号与载波相乘
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%傅立叶变换
M=M/fs;%缩放比例
[U,u,df1]=fftseq（u,ts,df）;%傅立叶变换
U=U/fs;%缩放比例
[Y,y,df1]=fftseq（y,ts,df）;%傅立叶变换
Y=Y/fs;%缩放比例
f_cutoff=150;%滤波器的截止频率
n_cutoff=floor（150/df1）;%设计滤波器
f=[0:
df1:
df1*（length（y）-1）]-fs/2;
H=zeros（size（f））;
H（1:
n_cutoff）=2*ones（1,n_cutoff）;
H（length（f）-n_cutoff+1:
length（f））=2*ones（1,n_cutoff）;
DEM=H.*Y;%滤波器输出信号的频谱
dem=real（ifft（DEM））*fs;%滤波器输出
subplot（3,1,1）
plot（f,fftshift（abs（M）））
title（'消息信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,2）
plot（f,fftshift（abs（U）））
title（'已调信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,3）
plot（f,fftshift（abs（Y）））
title（'混频器输出信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（f,fftshift（abs（H）））
title（'低通滤波器频率特性'）
xlabel（'频率'）
subplot（2,1,2）
plot（f,fftshift（abs（DEM）））
title（'解调输出信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（f,fftshift（abs（M）））
title（'消息信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（2,1,2）
plot（f,fftshift（abs（DEM）））
title（'解调输出信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（t,m（1:
length（t）））
title（'时域消息信号'）
xlabel（'时间'）
subplot（2,1,2）
plot（t,dem（1:
length（t）））
title（'解调输出的时域信号'）
xlabel（'时间'）
实验结果：
2.SSB-AM调制
代码：
clearall;
closeall;
clc;
t0=0.15;%信号持续时间
ts=0.001;%采样周期
fc=250;%载波频率
snr=10;%信噪比
fs=1/ts;%采样频率
df=0.25;%频率分辨率
t=0:
ts:
t0;
snr_lin=10^（snr/10）;%线性信噪比
%themessagevector
m=[ones（1,t0/（3*ts））,-2*ones（1,t0/（3*ts））,zeros（1,t0/（3*ts）+1）];
c=cos（2*pi*fc.*t）;%载波数组
udsb=m.*c;%DSB调制信号
[UDSB,udssb,df1]=fftseq（udsb,ts,df）;%傅里叶变换
UDSB=UDSB/fs;%缩放比例
f=[0:
df1:
df1*（length（udssb）-1）]-fs/2;%频率数组
n2=ceil（fc/df1）;%本地载波
%除去上边带
UDSB（n2:
length（UDSB）-n2）=zeros（size（UDSB（n2:
length（UDSB）-n2）））;
ULSSB=UDSB;%产生LSSB-AM的频谱
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%傅里叶变换
M=M/fs;%缩放比例
u=real（ifft（ULSSB））*fs;%产生LSSB信号
signal_power=spower（udsb（1:
length（t）））/2;
%%计算信号功率
noise_power=signal_power/snr_lin;%计算噪声功率
noise_std=sqrt（noise_power）;%计算噪声功率标准差
noise=noise_std*randn（1,length（u））;%产生噪声
r=u+noise;%在信号中加入噪声
[R,r,df1]=fftseq（r,ts,df）;%傅里叶变换
R=R/fs;%缩放比例
signal_power
clf;
figure
（1）;
subplot（2,1,1）;
plot（t,m（1:
length（t）））;
axis（[0,0.15,-2.1,2.1]）;
xlabel（'Time'）;
title（'Themessagesignal'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t,c（1:
length（t）））;
xlabel（'Time'）;
title（'Thecarrier'）;
figure
（2）;
subplot（2,1,1）;
plot（0:
ts:
ts*（length（u）-1）/8,u（1:
length（u）/8））;
xlabel（'Time'）;
title（'TheLSSB-AMmodulatedsignal'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fftshift（ULSSB）））;
xlabel（'Frequency'）;
title（'SpectrumoftheLSSB-AMmodulatedsignal'）;
figure（3）;
subplot（2,1,1）;
plot（f,abs（fftshift（M）））;
xlabel（'Frequency'）;
title（'Spectrumofthemessagesignal'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fftshift（ULSSB）））;
xlabel（'Frequency'）;
title（'SpectrumoftheLSSB-AMmodulatedsignal'）;
figure（4）;
subplot（2,1,1）;
plot（t,noise（1:
length（t）））;
title（'Noisesample'）;
xlabel（'Time'）;
subplot（2,1,2）;
plot（t,r（1:
length（t）））;
title（'Modulatedsignalandnoise'）;
xlabel（'Time'）;
figure（5）;
subplot（2,1,1）;
plot（f,abs（fftshift（ULSSB）））;
title（'Modulatedsignalspectrum'）;
xlabel（'Frequency'）;
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（fftshift（R）））;
title（'Modulatedsignalnoisespectrum'）;
xlabel（'Frequency'）;
4.SSB-AM解调
代码：
t0=0.15;%信号持续时间
ts=1/1500;%采样间隔
fc=250;%载波频率
fs=1/ts;%采样频率
df=0.25;%所需的频率分辨率
t=[0:
ts:
t0];%时间向量
m=[ones（1,t0/（3*ts））,-2*ones（1,t0/（3*ts））,zeros（1,t0/（3*ts）+1）];%消息信号
c=cos（2*pi*fc.*t）;%载波
udsb=m.*c;%已调的双边带信号
[UDSB,udsb,df1]=fftseq（udsb,ts,df）;%傅立叶变换
UDSB=UDSB/fs;%缩放比例
n2=ceil（fc/df1）;%载波在频率向量中的位置
UDSB（n2:
length（UDSB）-n2）=zeros（size（UDSB（n2:
length（UDSB）-n2）））;%去掉双边带的上边带
ULSSB=UDSB;%产生下边带频谱
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%消息信号的频谱
M=M/fs;
f=[0:
df1:
df1*（length（M）-1）]-fs/2;%频率向量
u=real（ifft（ULSSB））*fs;%从频谱中得到下边带信号
y=u.*cos（2*pi*fc*[0:
ts:
ts*（length（u）-1）]）;%混频
[Y,y,df1]=fftseq（y,ts,df）;%混频器输出的频谱
Y=Y/fs;%缩放比例
f_cutoff=150;%选择滤波器的截止频率
n_cutoff=floor（150/df）;%设计滤波器
H=zeros（size（f））;
H（1:
n_cutoff）=4*ones（1,n_cutoff）;
H（length（f）-n_cutoff+1:
length（f））=4*ones（1,n_cutoff）;
DEM=H.*Y;%滤波器输出信号的频谱
dem=real（ifft（DEM））*fs;%滤波器输出
subplot（3,1,1）
plot（f,fftshift（abs（M）））
title（'消息信号的频谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,2）
plot（f,fftshift（abs（ULSSB）））
title（'已调信号的频谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,3）
plot（f,fftshift（abs（Y）））
title（'混频器输出的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
figure
实验结果：
5.频率调制（FM）
代码：
t0=0.15;%信号持续时间
ts=0.0005;%采样间隔
fc=200;%载波频率
fs=1/ts;%采样频率
df=0.25;%所需的频率分辨率
kf=50;%偏差常数
t=[0:
ts:
t0];%时间向量
m=[ones（1,t0/（3*ts））,-2*ones（1,t0/（3*ts））,zeros（1,t0/（3*ts）+1）];%消息信号
int_m
（1）=0;
fori=1:
length（t）-1%m的积分
int_m（i+1）=int_m（i）+m（i）*ts;
end
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%傅立叶变换
M=M/fs;%缩放比例
f=[0:
df1:
df1*（length（m）-1）]-fs/2;%频率向量
u=cos（2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_m）;%调频信号
[U,u,df1]=fftseq（u,ts,df）;
U=U/fs;
subplot（2,1,1）
plot（t,m（1:
length（t）））
axis（[00.15-2.12.1]）
xlabel（'时间'）
title（'消息信号波形'）
subplot（2,1,2）
plot（t,u（1:
length（t）））
axis（[00.15-2.12.1]）
xlabel（'时间'）
title（'已调信号波形'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（f,abs（fftshift（M）））
xlabel（'频率'）
title（'消息信号的幅度谱'）
subplot（2,1,2）
plot（f,abs（fftshift（U）））
title（'已调信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,1）
plot（f,fftshift（abs（Y）））
title（'混频器输出的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,2）
plot（f,fftshift（abs（H）））
title（'低通滤波器'）
xlabel（'频率'）
subplot（3,1,3）
plot（f,fftshift（abs（DEM）））
title（'解调输出的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（t,m（1:
length（t）））
title（'时域的消息信号'）
xlabel（'时间'）
subplot（2,1,2）
plot（t,dem（1:
length（t）））
title（'解调输出的时域波形'）
xlabel（'时间'）
6.FM解调
代码：
t0=0.2;%信号持续时间
ts=0.001;%采样间隔
fc=250;%载波频率
snr=20;%信噪比（dB）
fs=1/ts;%采样频率
df=0.25;%所需的频率分辨率
kf=100;%偏差常数
t=[-t0/2:
ts:
t0/2];%时间向量
m=sinc（100*t）;%消息信号
int_m
（1）=0;
fori=1:
length（t）-1
int_m（i+1）=int_m（i）+m（i）*ts;
end
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;%傅立叶变换
M=M/fs;%缩放比例
f=[0:
df1:
df1*（length（m）-1）]-fs/2;%频率向量
Int_m=int_m（1:
length（t））;
u=cos（2*pi*fc*t+2*pi*kf*Int_m）;%调频信号
[U,u,df1]=fftseq（u,ts,df）;
U=U/fs;
[v,phase]=env_phas（u,ts,250）;%解调，找出u的相位
phi=unwrap（phase）;%保存初始相位
dem=（1/（2*pi*kf））*（diff（phi）/ts）;%解调器输出、区分和扩展相位
subplot（2,1,1）
plot（t,m（1:
length（t）））
xlabel（'时间'）
title（'消息信号波形'）
subplot（2,1,2）
plot（t,u（1:
length（t）））
xlabel（'时间'）
title（'已调信号波形'）
figure
subplot（2,1,1）
plot（f,abs（fftshift（M）））
xlabel（'频率'）
title（'消息信号的幅度谱'）
subplot（2,1,2）
plot（f,abs（fftshift（U）））
title（'已调信号的幅度谱'）
xlabel（'频率'）
实验结果：
思考题：
一．
1.调幅和调频在无线电中是最常见的，调幅是使高频载波的频率随信号改变的调制（AM）。
其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。
调频是使载波频率按照调制信号改变的调制（FM）。
已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定调频的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小、调频比调幅抗干扰能力强
2、调频波比调幅波频带宽
频带宽度与调制系数有关，即：
调制系数大，频带宽。
调频中常取调频系数大于1，而调幅系数是小于1的（大于1就过调了，会严重失真），所以，调频波的频带宽度比调幅波的频带宽度大得多。
因此音质要好，音频的上限可达10KHZ左右
升级会员 