MATLAB实现信号的调制与解调

实验8 信号调制与解调
[实验目的]
1． 了解用MATLAB 实现信号调制与解调的方法。

2． 了解几种基本的调制方法。

[实验原理]
由于从消息变换过来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传输。

因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有反调制过程——解调过程。

所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变某些参数的过程。

调制的载波可以分为两类：用正弦信号作载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。

最常用和最重要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。

本实验中重点讨论幅度调制。

幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。

设正弦载波为
)cos()(o c t A t S ϕϖ+=
式中 c ϖ——载波角频率
o ϕ——载波的初相位
A ——载波的幅度
那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为
)cos()()(o c m t t Am t S ϕϖ+=
式中，m(t)为基带调制信号。

在MATLAB 中，用函数y=modulate(x,fc,fs,’s’)来实现信号调制。

其中fc 为载波频率，fs 为抽样频率，’s’省略或为’am -dsb-sc’时为抑制载波的双边带调幅，’am -dsb-tc’为不抑制载波的双边带调幅，’am -ssb’为单边带调幅，’pm’为调相，’fm’为调频。

[课上练习]
产生AM FM PM signals
[实验内容]
0. 已知信号sin(4)()t f t t
ππ=，当对该信号取样时，求能恢复原信号的最大取样周期。

设计MATALB 程序进行分析并给出结果。

1． 有一正弦信号)256/2sin()(n n x π=, n=[0:256]，分别以100000Hz 的载波和
1000000Hz 的抽样频率进行调幅、调频、调相，观察图形。

2． 对题1中各调制信号进行解调（采用demod 函数），观察与原图形的区别
3． 已知线性调制信号表示式如下：
⑴ t t c ϖcos cos Ω
⑵ t t c ϖcos )sin 5.01(Ω+
式中Ω=6c ϖ，试分别画出它们的波形图和频谱图
4． 已知调制信号)4000cos()200cos()(t t t m ππ+=，载波为cos104t ，进行单边带
调制，试确定单边带信号的表示式，并画出频谱图。

[实验要求]
1 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验结果。

2 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结果和分析，学习demod 函数对调制信号进行解调的分析。

对1，2题解答，程序如下：
clc;close all;clear;
% Fm=10;Fs=1000;Fc=100;N=1000;k=0:N-1;
% t=k/Fs;
n=[0:256];Fc=100000;Fs=1000000;N=1000;
xn=abs(sin(2*pi*n/256));
% x=abs(sin(2.0*pi*Fm*t));xf=abs(fft(x,N));
xf=abs(fft(xn,N));
y2=modulate(xn,Fc,Fs,'am');
subplot(211);
plot(n(1:200),y2(1:200));
xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调幅信号');
yf=abs(fft(y2,N));
subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值');
xo=demod(y2,Fc,Fs,'am');
figure
subplot(211)
plot(n(1:200),xn(1:200));
title('原信号');
subplot(212)
plot(n(1:200),2*xo(1:200));
title('解调信号');
axis([1 200 0 1]);
figure
y2=modulate(xn,Fc,Fs,'fm');
subplot(211);
plot(n(1:200),y2(1:200));
xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调频信号');
yf=abs(fft(y2,N));
subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值'); xo=demod(y2,Fc,Fs,'fm');
figure
subplot(211)
plot(n(1:200),xn(1:200));
title('原信号');
subplot(212)
plot(n(1:200),1.6*xo(1:200));
title('解调信号');
axis([1 200 0 1]);
figure
y2=modulate(xn,Fc,Fs,'pm');
subplot(211);
plot(n(1:200),y2(1:200));
xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调相信号');
yf=abs(fft(y2,N));
subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值'); xo=demod(y2,Fc,Fs,'pm');
figure
subplot(211)
plot(n(1:200),xn(1:200));
title('原信号');
subplot(212)
xo=xo/3.15;
plot(n(1:200),xo(1:200));
title('解调信号');
axis([1 200 0 1]);
运行结果如下：
[思考题]
1.在信号调制解调时，除正弦信号可作载波外，还有什么信号可以做为载波？
脉冲信号
2.何谓频分复用，时分复用？两者有何区别，又有何意义？
频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。

频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。

频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。

频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)。

时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。

时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。