数字信号处理实验报告.docx
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数字信号处理实验报告
实验三信号的调制与解调
通信4班
一.实验目的：
二.熟悉幅度调制与解调过程，熟悉调制解调过程中信号时域波形和频谱。
三.掌握Modulate函数实现调幅和调频信号。
四.熟悉快速傅立叶变换函数fft，求模函数abs和fftshift函数求信号幅度频谱。
五.掌握butter函数进行巴特沃兹低通滤波器设计，熟悉滤波器频率响应函数freqz，滤波函数filter。
六.通过实验10，熟悉信号的合成与分解原理，加深对傅里叶级数的理解；
二、实验原理：
三、两个信号的调制通常用乘法器实现,由一个信号控制另一个信号的某个参量,例如用一个低频正弦波信号控制高频载波的幅值,则产生一个振幅调制信号,称为调幅波;类似还可产生调频波等。
四、
幅度调制与解调原理：
（如下图所示）
调制信号
载波
假设信道不引入噪声,解调时采用同步解调,LPF为低通滤波器,
为接收信号。
五、实验内容
1．验证性实验
使用modulate函数产生调幅信号
clf;Fm=10;
Fc=100;
Fs=1000;
N=1000;
k=0:
N-1;
t=k/Fs;
x=abs（sin（2.0*pi*Fm*t））;
xf=abs（fft（x,N））;
y1=modulate（x,Fc,Fs,'am'）;
subplot（2,1,1）;
plot（t,y1）;
xlabel（'时间（t）'）;ylabel（'幅值'）;title（'调幅信号'）;
yf=abs（fft（y1,N））;
subplot（2,1,2）;stem（yf（1:
200））;xlabel（'频率（H）'）;ylabel（'幅值'）;title（'调幅信号的谱'）;
b）使用modulate函数产生调频信号
clf;
Fm=10;
Fc=100;
Fs=1000;N=1000;
k=0:
N-1;
t=k/Fs;
x=sin（2.0*pi*Fm*t）;
xf=abs（fft（x,N））;
y1=modulate（x,Fc,Fs,'fm'）;
subplot（2,1,1）;
plot（t（1:
200）,y1（1:
200））;
xlabel（'时间（S）'）;ylabel（'幅值'）;title（'调频信号'）;
yf=abs（fft（y1,N））;
subplot（2,1,2）;stem（yf（1:
200））;xlabel（'频率（H）'）;ylabel（'幅值'）;title（'调频信号的谱'）;
c）周期信号的分解与合成
分解：
clf;t=0:
0.01:
2*pi;
x=zeros（10,max（size（t）））;
y=zeros（10,max（size（t）））;
fork=1:
2:
9;
x1=sin（k*t）/k;
x（k,:
）=x（k,:
）+x1;
y（（k+1）/2,:
）=x（k,:
）;
end
subplot（2,1,1）;
plot（t,y（1:
9,:
））;
grid
line（[0,pi+0.5],[pi/4,pi/4]）;text（pi+0.5,pi/4,'pi/4'）;
halft=ceil（length（t）/2）;
subplot（2,1,2）;
mesh（t（1:
halft）,[1:
10],y（:
1:
halft））;
xlabel（'频率（H）'）;ylabel（'频率'）;zlabel（'t'）;title（'图像形状'）;
合成：
clearall
clf;t=-2:
0.001:
2;N=20;c0=0.5;
f1=c0*ones（1,length（t））;
forn=1:
N
f1=f1+cos（pi*n*t）*sinc（n/2）;
end
plot（t,f1）;axis（[-22,-0.20.8]）;
2．设计性实验
1）发射端调制信号
载波
已调信号
理想信道无噪声。
接收端使用同频解调
低通滤波器参数:
截止频率0.08,阶数14的巴特沃兹低通滤波器，对解调后信号
进行滤波，滤除高频成分，保留低频成分。
要求:
（1）.设计符合要求的巴特沃兹低通滤波器,使用freqz函数做出幅频和相频响应图.
clearall;
clf;
Fp=80;Fs=100;Wp=2*pi*Fp;Ws=2*pi*Fs;[N,Wn]=buttord（Wp,Ws,14,30,'s'）;[b,a]=butter（N,Wn,'s'）;wa=0:
（3*Ws）/511:
3*Ws;h=freqs（b,a,wa）;Subplot（311）plot（wa/（2*pi）,20*log10（abs（h）））;gridxlabel（'Frequency,Hz'）;ylabel（'Gain,dB'）;title（'Gainresponse'）;axis（[02*Fs-605]）;hf=abs（h）;hx=angle（h）;subplot（312）;plot（wa/（2*pi）,hf）title（'幅频特性曲线'）subplot（313）;plot（wa/（2*pi）,hx）title（'相频特性曲线'）
（2）.
做出A,B,C各点时域波形和幅度频谱图.
A点：
clear
clf;Fm=1/pi;Fc=10/pi;Fs=100/pi;N=1000;k=0:
N-1;t=k/Fs;
x=abs（2*cos（2*t））;xf=abs（fft（x,N））;
y2=modulate（x,Fc,Fs,'am'）;
subplot（211）;plot（t（1:
200）,y2（1:
200））;
xlabel（'时间（S）'）;ylabel（'幅值'）;title（'fA（t）的调幅信号'）;
yf=abs（fft（y2,N））;
subplot（212）;stem（yf（1:
200））;
xlabel（'频率（H）'）;ylabel（'幅值'）;title（'调制信号频谱'）;
B点：
clear
clf;Fs=100/pi;N=1000;k=0:
N-1;t=k/Fs;
x=2*cos（2*t）.*cos（20*t）.*cos（20*t）;xf=abs（fft（x,N））;
subplot（211）;
plot（t,x）;xlabel（'时间（t）'）;ylabel（'解调信号幅值'）;
subplot（212）;
plot（xf（1:
200））;xlabel（'频率（H）'）;ylabel（'幅度'）;
C点：
2）P73程序设计实验方波的合成。
clearall
fs=10000;
t=[0:
1/fs:
0.1];f0=50;sum=0;
subplot（211）;
forn=1:
2:
9;
plot（t,4/pi*1/n*sin（2*pi*n*f0*t）,'k'）;
title（'信号叠加前'）;
holdon;
end
subplot（212）;
forn=1:
2:
9;
sum=sum+4/pi*1/n*sin（2*pi*n*f0*t）;
end
plot（t,sum,'k'）;
title（'信号叠加后'）;
（四）实验总结
通过本次试验学会了幅度调制与解调过程，及调幅、调相、调频，掌握了Modulate函数实现调幅和调频信号，更深了解信号的调制和解调原理。
加深了对傅里叶级数的理解.并且知道了合成波所包含的谐波分量越多，除间断点附近外，就越接近原方波信号。
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