基于Matlab的相位调制与解调技术
MATLAB中的信号调制与解调技巧
MATLAB中的信号调制与解调技巧随着科技的不断发展，无线通信越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。
在无线通信系统中，信号调制与解调技巧起到至关重要的作用。
而MATLAB作为一种强大的工具，能够帮助工程师们在信号调制与解调方面进行深入研究和实践。
一、信号调制的基本原理与方法信号调制是将原始信号（baseband signal）通过改变某些参数来转换为调制信号（modulated signal）。
常见的信号调制方法包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
1.1 幅度调制幅度调制是一种通过改变信号的振幅来调制信号的方法。
MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，可以方便地进行幅度调制的模拟和分析。
例如，我们可以使用MATLAB中的ammod函数来模拟幅度调制过程。
首先，我们需要准备一个原始信号，可以是一个正弦波或任何其他波形。
然后，通过设置调制指数（modulation index）来改变振幅。
最后，使用ammod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。
1.2 频率调制频率调制是一种通过改变信号的频率来实现调制的方法。
以调幅电台为例，电台信号的频率会随着音频信号的变化而改变。
在MATLAB中，我们可以利用fmmod函数来模拟频率调制过程。
类似于幅度调制，我们需要先准备一个原始信号。
然后，通过设置调制指数和载波频率来改变频率。
最后，使用fmmod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。
1.3 相位调制相位调制是一种通过改变信号的相位来实现调制的方法。
在数字通信系统中，相位调制常用于传输和提取数字信息。
MATLAB中的pmmod函数可以方便地实现相位调制。
与前两种调制方法类似，我们需要先准备一个原始信号。
然后，设置调制指数和载波频率来改变相位。
最后，使用pmmod函数对原始信号进行调制，生成调制后的信号。
二、信号解调的基本原理与方法信号解调是将调制信号恢复为原始信号的过程。
解调方法通常与调制方法相对应，常见的解调方法包括幅度解调（AM）、频率解调（FM）和相位解调（PM）。
基于Matlab的模拟调制与解调实验报告
基于Matlab的模拟调制与解调（开放实验）一、实验目的（一）了解AM、DSB和SSB 三种模拟调制与解调的基本原理（二）掌握使用Matlab进行AM调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行AM调制2、学会运用MATLAB对AM调制信号进行相干解调3、学会运用MATLAB对AM调制信号进行非相干解调（包络检波）（三）掌握使用Matlab进行DSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行DSB调制2、学会运用MATLAB对DSB调制信号进行相干解调（四）掌握使用Matlab进行SSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行上边带和下边带调制2、学会运用MATLAB对SSB调制信号进行相干解调二、实验环境MatlabR2020a三、实验原理（一）滤波法幅度调制（线性调制）（二）常规调幅（AM）1、AM表达式2、AM波形和频谱3、调幅系数m（三）抑制载波双边带调制（DSB-SC）1、DSB表达式2、DSB波形和频谱（四）单边带调制（SSB）（五）相关解调与包络检波四、实验过程（一）熟悉相关内容原理 （二）完成作业已知基带信号()()()sin 10sin 30m t t t ππ=+，载波为()()cos 2000c t t π= 1、对该基带信号进行AM 调制解调（1）写出AM 信号表达式，编写Matlab 代码实现对基带进行进行AM 调制，并分别作出3种调幅系数（1,1,1m m m >=<）下的AM 信号的时域波形和幅度频谱图。
代码 基带信号fs = 10000; % 采样频率 Ts = 1/fs; % 采样时间间隔t = 0:Ts:1-Ts; % 时间向量m = sin(10*pi*t) + sin(30*pi*t); % 基带信号载波信号fc = 1000; % 载波频率c = cos(2*pi*fc*t); % 载波信号AM调制Ka = [1, 0.5, 2]; % 调制系数m_AM = zeros(length(Ka), length(t)); % 存储AM调制信号相干解调信号r = zeros(length(Ka), length(t));绘制AM调制信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)m_AM(i, :) = (1 + Ka(i)*m).*c; % AM调制信号subplot(3, 2, i);plot(t, m_AM(i, :));title(['AM调制信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');ylim([-2, 2]);subplot(3, 2, i+3);f = (-fs/2):fs/length(m_AM(i, :)):(fs/2)-fs/length(m_AM(i, :));M_AM = fftshift(abs(fft(m_AM(i, :))));plot(f, M_AM);title(['AM调制信号的幅度频谱图(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('频率');ylabel('幅度');r(i, :) = m_AM(i, :) .* c; % 相干解调信号end绘制相干解调信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)subplot(length(Ka), 1, i);plot(t, r(i, :));title(['相干解调信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');end图像（2）编写Matlab代码实现对AM调制信号的相干解调，并作出图形。
Matlab在信号调制与解调中的应用技巧
Matlab在信号调制与解调中的应用技巧一、引言信号调制与解调是通信领域中的重要技术，它涉及到信号的传输和处理，对于实现高质量的通信系统至关重要。
Matlab作为一个功能强大的数学计算软件，提供了丰富的信号处理工具箱，可以有效地辅助信号调制与解调的工作。
本文将深入探讨Matlab在信号调制与解调中的应用技巧，旨在帮助读者更好地理解和应用这些技术。
二、信号调制信号调制是将信息信号转化为适合传输的信号形式的过程。
常见的信号调制技术包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
在Matlab中，我们可以使用Signal Processing Toolbox中的函数来实现信号调制。
1. 调幅（AM）调幅是通过改变载波的幅度来传输信息的一种方法。
在Matlab中，可以使用ammod函数实现调幅操作。
例如，我们可以将一个正弦信号调幅到一个载波上：```matlabfs = 1000; % 采样频率fc = 100; % 载波频率t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列m = sin(2*pi*10*t); % 基带信号modulated_signal = ammod(m, fc, fs); % 调幅信号```这样，我们就得到了一个调幅信号。
可以使用波形显示工具（如plot函数）来显示调幅信号的时域和频域特性。
2. 调频（FM）调频是通过改变载波的频率来传输信息的一种方法。
在Matlab中，可以使用fmmod函数实现调频操作。
例如，我们可以将一个正弦信号调频到一个载波上：```matlabfs = 1000; % 采样频率fc = 100; % 载波频率t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列m = sin(2*pi*10*t); % 基带信号modulated_signal = fmmod(m, fc, fs); % 调频信号```同样，我们可以使用波形显示工具来显示调频信号的时域和频域特性。
课设 基于MATLAB的信号调制与解调
课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位：题 目: 基于MATLAB 的信号调制与解调 初始条件：1.MATLAB 软件2.信号处理的相关知识3.希尔伯特变换4.信号的常规幅度调制、单边带幅度调制以及双边带调制要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）已知某消息信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=elset t t t t t m 03/23/23/01)(000以双边幅度调制（DSB-AM ）方式调制载波)2cos()(t f t c c π=，所得到的已调制信号记为)(t u ，设s t 15.00=，Hz f c 250=。
试比较消息信号与已调信号，并绘制它们的频谱。
（2）对（1）的DSB-AM 调制信号进行相干解调，并绘出信号的时频域曲线。
（3）对（1）中的信号进行单边带幅度调制（SSB-AM ）绘制信号的时频域曲线。
（4）对（1）中的信号进行常规幅度调制（AM ），给定调制指数8.0=a 绘制信号的时频域曲线。
时间安排：第12周：安排任务，分组第13-14周：设计仿真，撰写报告 第15周：完成设计，提交报告，答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1常规双边带调制与解调 (1)1.1常规双边带调制 (1)1.2 常规双边带的解调 (2)2 抑制载波的双边带调幅与解调 (4)2.1 双边带幅度调制的基本原理 (4)2.2 DSB信号的解调 (5)2.2.1 相干解调的原理 (5)2.2.2 DSB信号解调 (5)3 单边带调制与解调................................................................................. 错误!未定义书签。
基于MATLAB的信号的调制与解调
第一章 调制解调的基本原理第一节 调制的基本原理“调制”就是使信号f(t)控制载波的某一个或某些参数（如振幅、频率、相位等），是这些参数按照信号f(t)的规律变化的过程。
载波可以是正弦波或脉冲序列。
以正弦型信号作载波的调制叫做连续波调制。
调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。
对于连续波调制，已调信号可以表示为())(cos )()t (t ot t A ϑωϕ+=它有振幅频率和相位三个参数构成。
改变三个参数中的任何一个都可以携带同样的信息。
因此连续波的调制可分为调幅、调相、和调频。
调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形势辐射的较高范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。
按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。
如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。
振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。
幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变，它的振幅却是变化的。
其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。
它的振幅变化曲线称之为包络线，代表了要传递的信息。
第二节解调的基本原理解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。
调制过程是一个频谱搬移的过程，它将低频信号的频谱搬移到载频位置。
如果要接收端回复信号，就要从已调信号的频谱中，将位于载频的信号频谱再搬回来。
解调分为相干解调和非相干解调。
相干解调是指为了不失真地恢复信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相。
非相干解调主要指利用包络检波器电路来解调的。
包络检波电路实际上是一个输出端并接一个电容的整流电路。
二极管的单向导电性和电容器的充放电特性和低通滤波器滤去高频分量，得到与包络线形状相同的音频信号，见图1.2.3 。
使用Matlab进行信号调制和解调技术
使用Matlab进行信号调制和解调技术信号调制和解调是通信系统中非常重要的环节，它们能够将原始信号转换为适合传输的调制信号，并在接收端将其恢复为原始信号。
Matlab是一种功能强大的工具，提供了丰富的信号处理函数和算法，可以方便地进行信号调制和解调的研究与实现。
本文将介绍如何使用Matlab进行信号调制和解调技术，并通过实例展示其在通信系统中的应用和效果。
一、调制技术概述调制技术是将需要传输的信息信号转换为载波信号的过程。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
调制的目的是将低频信号转换为高频信号，使得信号能够在较长距离传输，并能够通过信道传输到接收端。
在Matlab中，可以使用内置函数如ammod、fmmod和pmmod来实现不同的调制技术。
以幅度调制为例，可以使用ammod函数来实现。
下面给出一个简单的幅度调制实例。
```matlabfs = 1000; % 采样频率t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列fc = 100; % 载波频率Ac = 1; % 载波幅度ym = sin(2*pi*10*t); % 原始信号ym_mod = ammod(ym, fc, fs, Ac); % 幅度调制```上述代码中，首先定义了采样频率fs、时间序列t、载波频率fc和载波幅度Ac。
然后，生成了一个原始信号ym，其中使用了sin函数生成了一个频率为10Hz的正弦波。
最后使用ammod函数对原始信号进行幅度调制，得到了调制后的信号ym_mod。
二、解调技术概述解调技术是将调制后的信号恢复为原始信号的过程。
解调技术主要包括幅度解调（AM）、频率解调（FM）和相位解调（PM）。
解调的目的是从调制信号中提取出原始信号，以实现信息的传输。
在Matlab中，可以使用内置函数如amdemod、fmdemod和pmdemod来实现不同的解调技术。
以幅度解调为例，可以使用amdemod函数来实现。
基于MATLAB的2ASK数字调制与解调的系统仿真
基于MATLAB的2ASK数字调制与解调的系统仿真一、本文概述随着信息技术的飞速发展，数字通信在现代社会中扮演着日益重要的角色。
作为数字通信中的关键技术之一，数字调制技术对于提高信号传输的可靠性和效率至关重要。
在众多的数字调制方式中，2ASK （二进制振幅键控）因其实现简单、抗干扰能力强等优点而备受关注。
本文旨在通过MATLAB软件平台，对2ASK数字调制与解调系统进行仿真研究，以深入理解和掌握其基本原理和性能特点。
本文首先介绍了数字调制技术的基本概念，包括数字调制的基本原理、分类和特点。
在此基础上，重点阐述了2ASK调制与解调的基本原理和实现方法。
通过MATLAB编程，本文实现了2ASK调制与解调系统的仿真模型，并进行了性能分析和优化。
在仿真研究中，本文首先生成了随机二进制信息序列，然后利用2ASK调制原理对信息序列进行调制，得到已调信号。
接着，对已调信号进行信道传输，模拟了实际通信系统中的噪声和干扰。
在接收端，通过2ASK解调原理对接收到的信号进行解调，恢复出原始信息序列。
通过对比分析原始信息序列和解调后的信息序列，本文评估了2ASK 调制与解调系统的性能，并讨论了不同参数对系统性能的影响。
本文的仿真研究对于深入理解2ASK数字调制与解调原理、优化系统性能以及指导实际通信系统设计具有重要意义。
通过MATLAB仿真平台的运用，本文为相关领域的研究人员和实践工作者提供了一种有效的分析和优化工具。
二、2ASK数字调制技术原理2ASK（二进制振幅键控）是一种数字调制技术，主要用于数字信号的传输。
它的基本思想是将数字信号（通常是二进制信号，即0和1）转换为模拟信号，以便在模拟信道上进行传输。
2ASK调制的关键在于根据数字信号的不同状态（0或1）来控制载波信号的振幅。
在2ASK调制过程中，当数字信号为“1”时，载波信号的振幅保持在一个较高的水平；而当数字信号为“0”时，载波信号的振幅降低到一个较低的水平或者为零。
利用MATLAB实现DPSK调制及解调
利用MATLAB实现DPSK调制及解调
DPSK（Differential Phase Shift Keying）调制是一种数字信息传输调制方式。
它采用相位差的改变来表示数字信息，具有抗噪声和波动的能力，因此在数字通信领域得到了广泛的应用。
MATLAB是一种适合数字信号处理的工具，可以有效地实现DPSK调制及解调。
以下是具体的实现步骤：
DPSK调制
1. 生成数字信息比特流，转换为1和-1形式。
2. 将比特流进行差分编码得到差分比特流。
3. 将差分比特流分组，每组2个比特。
4. 根据相邻两个比特的差异，确定相位差。
差分比特流为00或11时，相位差为0；差分比特流为01或10时，相位差为π。
5. 根据相位差，生成相位进行调制得到调制信号。
可以使用sinc函数或高斯函数对信号进行脉冲整形。
DPSK解调
1. 将DPSK调制后的信号送入相干解调器。
2. 使用带通滤波器去除高频噪声。
3. 再次进行相干解调，得到调制信号。
4. 对调制信号进行差分解码还原差分比特流。
5. 对差分比特流进行译码得到数字信息比特流。
利用MATLAB实现DPSK调制及解调的代码可在Matlab官网上找到并学习使用。
Matlab中的相位解调与解调器设计技巧
Matlab中的相位解调与解调器设计技巧相位解调是一种常用的通信技术，用于从调幅信号中恢复出原始的基带信号。
在通信系统中，常见的调幅信号包括正交振幅调制（QAM）和二进制相移键控（BPSK）信号。
Matlab是一个功能强大的工具，提供了灵活且有效的相位解调算法和解调器设计技巧。
本文将深入探讨Matlab中的相位解调方法和一些实用的解调器设计技巧。
一、相位解调基础1.1 调幅信号的相位解调调幅信号的相位解调是从调幅信号中恢复出原始的基带信号，该过程用于在通信系统中传输数据。
相位解调常用于解调正交振幅调制（QAM）和二进制相移键控（BPSK）信号。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的相位解调函数来实现。
1.2 相位解调的基本原理相位解调的基本原理是通过提取调幅信号的相位来还原基带信号。
对于正交振幅调制（QAM）信号，可以使用估计方法如最大似然估计（ML）或最小均方误差（MMSE）来估计信号的相位。
对于二进制相移键控（BPSK）信号，可以简单地通过判断信号的相位是否在特定区域内，来确定相位为0或π。
二、Matlab中的相位解调方法2.1 频率锁定环（PLL）解调技术频率锁定环（PLL）是一种常用于相位解调的技术。
PLL通过不断地调整局部振荡器的频率和相位，使其与输入信号的相位保持一致。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的PLL函数来实现频率锁定环解调。
2.2 Costas环解调技术Costas环是一种广泛应用于二进制相移键控（BPSK）信号解调的技术。
Costas 环通过两个混频器和两个低通滤波器来提取信号的相位信息，并使用相位差锁定环（PLL）来实现相位解调。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的Costas环函数来实现Costas环解调。
2.3 似然比解调技术似然比解调是一种常用于正交振幅调制（QAM）信号解调的技术。
似然比解调通过计算接收到的信号的似然比，来确定信号的相位和幅度。
基于Matlab调制与解调的实现(DOC)
基于Matlab 调制与解调的实现一．实验目的1.熟悉Matlab 的使用2.掌握幅度调制、角度调制及FSK 调制的基本原理3.掌握解调的基本原理，并实现解调二．实验原理，仿真及结果分析 AM 调制与解调1.标准AM 波调制与解调的原理调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。
为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。
载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。
设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为t A t m m m ωcos )(= ，则调幅信号的表达式为t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+=标准调幅波示意图从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调，又称为检波。
对于振幅调制信号，解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。
解调是调制的逆过程。
)(t m )(t可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波可获得解调信号。
2．matlab仿真% ======================载波信号===========================t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅f=6000; %载波信号频率w0=f*pi;Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title('载频信号波形');axis([0,0.01,-15,15]);subplot(2,1,2);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]);% ======================调制信号============================== t=-1:0.00001:1;A1=5; %调制信号振幅f=6000; %载波信号频率w0=f*pi;mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel('t'),title('调制信号');subplot(2,1,2);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]);% =======================AM已调信号=========================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(2,1,1);plot(t,Uam);grid on;title('AM调制信号波形');subplot(2,1,2);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]);%=========================FIR低通滤波器=======================Ft=2000; %采样频率fpts=[100 120]; %通带边界频率fp=100Hz，阻带截止频率fs=120Hzmag=[1 0];dev=[0.01 0.05]; %通带波动1%，阻带波动5%[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); %由fir1设计滤波器[h,w]=freqz(b21,1); %得到频率响应plot(w/pi,abs(h));grid ontitle('FIR低通滤波器');%=========================AM信号解调=======================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(4,2,1);plot(t,Dam);title('滤波前AM解调信号波形');subplot(4,2,2);axis([187960,188040,0,200000]);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');subplot(4,2,3);plot(t,z21);title('滤波后的AM解调信号波形');T5=fft(z21); %求AM信号的频谱subplot(4,2,4);plot(abs(T5));title('滤波后的AM解调信号频谱');axis([198000,202000,0,100000]);角度调制与解调角度调制是频率调制和相位调制的总称。
基于matlab的oqpsk调制解调
基于matlab的oqpsk调制解调在MATLAB 中进行OQPSK（Offset Quadrature Phase Shift Keying）调制和解调可以使用Communications Toolbox 提供的功能。
下面分别给出 OQPSK 调制和解调的示例代码：OQPSK 调制：% 参数设置Fs = 1000; % 采样率Ts = 1/Fs; % 采样间隔fc = 100; % 载波频率data = randi([0, 1], 1, 100); % 随机生成二进制数据% OQPSK 调制modulatedSignal = oqpskmod(data, fc, Fs, 'InputType', 'bit', 'PhaseOffset', pi/4);% 显示调制后的信号t = (0:length(modulatedSignal)-1) * Ts;figure;plot(t, real(modulatedSignal), t, imag(modulatedSignal));title('OQPSK Modulated Signal');xlabel('Time (s)');legend('I Channel', 'Q Channel');OQPSK 解调：% OQPSK 解调demodulatedData = oqpskdemod(modulatedSignal, fc, Fs, 'OutputType', 'bit', 'PhaseOffset', pi/4);% 显示解调后的数据figure;stem(data, 'r', 'DisplayName', 'Original Data');hold on;stem(demodulatedData, 'b', 'DisplayName', 'Demodulated Data');title('OQPSK Demodulation Result');xlabel('Bit Index');ylabel('Bit Value');legend('Original Data', 'Demodulated Data');这里使用了Communications Toolbox 中的oqpskmod 和oqpskdemod 函数，其中oqpskmod 用于OQPSK 调制，oqpskdemod 用于OQPSK 解调。
基于MATLAB的DSB和FM的解调与调制
前言 (1)工程概况 (1)正文 (1)3.1设计的目的和意义 (1)3.1.1设计的目的 (1)3.1.2设计的意义 (1)3.2 DBS FM与解调原理 (2)3.2.DSB调制的原理 (2)3.2.2抑制载波的双边带调制与解调的原理 (2)3.3 DSB和AM的解调与调制分析 (3)3.3.1 DSB原始信号和已调信号的时域与频域 (3)3.3.2 FM原始信号和已调信号的时域与频域 (6)3.4 结论 (8)致谢 (8)参考文献 (9)在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。
信息作为一种资源，只有通过广泛的传播和交流，才能产生利用价值，促进社会成员的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。
而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。
可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将产生更加重大和意义深远的影响。
信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。
调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。
解调是调制的逆过程，即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。
信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。
因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。
调制与解调方式往往决定了一个通信系统的性能。
本课程设计主要论述了FM和DSB基本原理以及如何在MATALB环境中实现FM和DSB的调制与解调，在这里使用m(t)=sinc(100*t)作为基带信号进行调制，形式简单，便于产生及接收。
做此课程设计不仅加强了我们对原来的通信原理知识的巩固和了解，更加对利用MATLAB这个工具如何进行通信仿真有了更进一步的了解，为以后用MATLAB做诸如此类的学习与研究打下了基础。
工程概况本次课程设计的主题是采用MATLAB仿真实现FM、DSB的调制与解调。
首先要求对MATLAB 软件有着较为深入地了解和认识，掌握一些MATLAB语言的用法，对MATLAB代码进行仿真，例如：用MATLAB的代码实现电路的正弦波波形图、频谱分析图等等。
MATLAB实现信号的调制与解调
MATLAB实现信号的调制与解调调制与解调是数字通信系统中重要的技术，它们用于将信息信号转换为适合传输的调制信号，并在接收端将调制信号还原为原始的信息信号。
在MATLAB中，可以通过使用信号处理工具箱的函数实现信号的调制与解调。
下面将详细介绍信号的调制与解调的MATLAB实现方法。
一、信号的调制调制是将信息信号转换为调制信号的过程。
常见的调制方法包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
下面以振幅调制为例，介绍信号的调制方法。
1.生成调制信号首先，需要生成调制信号。
假设我们有一个原始的音频信号，可以使用MATLAB的`audioread`函数读取音频文件，并使用`resample`函数进行重采样。
```matlab[y, fs] = audioread('original_audio.wav');y_resampled = resample(y, fs_new, fs);```2.进行振幅调制接下来，将原始音频信号进行振幅调制。
可以使用MATLAB中的`ammod`函数进行调制。
```matlabAc=1;%载波幅度t = (0:length(y_resampled)-1)/fs_new;modulated_signal = ammod(y_resampled, fc, fs_new, Ac);```3.可视化调制信号最后，可以使用MATLAB的`plot`函数对调制信号进行可视化。
```matlabfigure;plot(t, modulated_signal);xlabel('Time (s)');ylabel('Modulated Signal');title('Amplitude Modulated Signal');```二、信号的解调解调是将调制信号还原为原始信号的过程。
下面以振幅调制为例，介绍信号的解调方法。
基于MATLAB的QAM调制解调实现
基于MATLAB的QAM调制解调实现
QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种常用的数字调制技术，通过多种不同的调制方式将数字数据转换为模拟信号进行传输。
在MATLAB中，我们可以使用实现QAM调制和解调的函数实现信号的生成和
恢复。
QAM调制是通过将两个调制信号（有时称为正交载波）的幅度和相位
来表示一个数据符号。
在实际应用中，QAM调制经常用在有限带宽信道中，比如通信系统中的调制解调器。
首先，我们来生成一个包含一些随机二进制数据的信号。
在这个例子中，我们生成了100个数据点，每个数据点有4个二进制位。
```matlab
bitsPerSymbol = 4;
numSymbols = 100;
data = randi([0 1], numSymbols, bitsPerSymbol);
```
```matlab
modulatedSignal = modulator(data(:));
```
```matlab
demodulatedData = demodulator(modulatedSignal);
```
为了评估解调的效果，我们可以计算解调误差。
在这个例子中，我们计算了位误码率（Bit Error Rate）。
```matlab
numErrors = biterr(data(:), demodulatedData);
ber = numErrors / (numSymbols * bitsPerSymbol);
```。
实验四--基于matlab的FM调制与解调.wps
FM 解调模型
4.3.2 解调过程分析 输入调频信号为
解调模型
设相干载波为
uFM t Uc cos
0t k f
t 0
u
t
dt
ct cos2 pi fct
乘法器的作用是把调频信号变成有多种频率的波的混合，乘法器输出为
sp
t
1 2
sin
2ct
1 2
K
f
m
t
dt
1
cos
2ct
经低通滤波器后取出器低频分量为
diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;
end
diff_nsfmn=abs(hilbert(diff_nsfm1)); %hilbert 变换，求绝对值得到瞬
时幅度（包络检波）
zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;
subplot(2,1,2);
plot((1:length(diff_nsfmn3))./1000,diff_nsfmn3./400,'r'); xlabel('时间 t'); title('含高斯噪声条件下解调信号的时域图')；
五．实验结果：
调制结果：
高斯白噪声：
解调图形
实验总结：
通过这次的通信原理实验，我对系统的调制与解调有个详细而且深刻的认识，这使得我对通 信原理这门课程有了全新的理解。在实验中遇到了许多问题，通过网上查阅资料，在老师同 学的帮助下，完成了这次的实验。通过个 bask，pcm 等调制方式，我加深了对调制的认识。 并在 fm 解调方式中明白了解调的方式与方法。谢谢老师的悉心指导与同学的帮助。
Matlab中的相位调制与解调方法详解
Matlab中的相位调制与解调方法详解引言在通信领域，相位调制与解调是一种常见的调制解调方法，它可以在信号传输过程中实现信息的编码与解码，保证信号的可靠传输。
Matlab作为一种常用的数学软件，不仅可以进行信号处理与调制解调，还提供了许多有用的工具箱，方便开发人员进行相关研究和应用实践。
本文将详细介绍Matlab中的相位调制与解调方法。
一、相位调制相位调制是将信号的相位随时间的变化进行调制，以实现信号的传输和解调。
在Matlab中，常用的相位调制方法有相移键控调制（PSK）和二进制相移键控调制（BPSK）。
1. 相移键控调制（PSK）相移键控调制是一种常见的数字调制方法，通过改变信号的相位来传输信息。
Matlab中提供了pskmod函数来实现相移键控调制，其基本语法为：modulatedSignal = pskmod(data, M, initialPhase)其中，data是待调制的数据，M是相移键控调制的阶数，initialPhase是调制信号的初始相位。
例如，若要进行4PSK调制，可以使用以下代码：data = [0 1 3 2]; % 待调制数据M = 4; % 4PSK调制initialPhase = 0; % 初始相位为0modulatedSignal = pskmod(data, M, initialPhase);2. 二进制相移键控调制（BPSK）二进制相移键控调制是相移键控调制的一种特殊形式，用于二进制数据的传输。
在Matlab中，可以使用bpskmod函数来实现二进制相移键控调制，其基本语法为：modulatedSignal = bpskmod(data)其中，data是待调制的二进制数据。
例如，若要进行BPSK调制，可以使用以下代码：data = [0 1 1 0 1]; % 待调制二进制数据modulatedSignal = bpskmod(data);二、相位解调相位解调是将接收到的调制信号还原为原始信号的过程。
基于Matlab的AM调制解调
基于Matlab的AM调制解调基于Matlab 的AM 调制解调⼀、AM 的调制原理AM 是指对信号进⾏幅度调制[2]。
⼀般做法是先在原信号上叠加⼀个直流信号，以保证信号0)(>+A t f ，然后乘上⼀个⾼频的余弦信号，即得到)]cos()([)(t A t f t g ω+=。
在频域上的效果就是将原信号的域谱移动到W 处，以适合信道传输的最佳频率范围g(t)的包络线即A t f +)(，⽤⼀个简单的包络检测电路就可以接收并还原信号了。
图2.1 仿真原理图调制信号ft t m 2sin )(= （2.1）载波信号t f t c c 2s i n )(= （2.2）调幅信号的时域表达式)()}({0)(t c t m A s t m += （2.3）满⾜条件c f f A t m ≤≤0)( （2.4）幅度调制是⽤调制信号去控制⾼频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过程[3]。
幅度调制器的⼀般模型如图2.2所⽰。
)(t S mc 图2.2幅度调制模型在图2.2中，若假设滤波器[4]为全通⽹络（ H(ω)＝1），调制信号mt 叠加直流A 0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM ）调幅.AM 调制器模型如图2.3所⽰:)(tA 0 )c o s (t c ω图2.3 AM 调制模型AM 信号波形的包络与输⼊基带信号mt 成正⽐，故⽤包络检波的⽅法很容易恢复原始调制信号。
但为了保证包络检波时不发⽣失真，须满⾜max 0)(t m A ≥，否则将出现过调幅现象⽽带来失真。
AM 信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。
上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
显然，⽆论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。
故AM 信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。
从图中可知发送信号m(t)和直流分量0A 叠加后乘以⾼频载波)(t COS C ω后即可形成AM 调制信号。
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1.前言1.1 序言随着人类社会步入信息化社会，电子信息科学技术正以惊人的速度发展，开辟了社会发展的新纪元。
从20世纪90年代开始至今，通信技术特别是移动通信技术取得了举世瞩目的成就。
在通信技术日新月异的今天，学习通信专业知识不仅需要扎实的基础理论，同时需要学习和掌握更多的现代通信技术和网络技术。
通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。
全面、系统地论述了通信系统基本理沦、基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法，并将重点放在数字通信系统上。
通信系统又可分为数字通信与模拟通信。
传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。
数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与译码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数位蜂窝通信。
随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的1.2 设计任务本设计是基于MATLAB的模拟相位（PM）调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB这个强大的数学软件工具，其中的通信仿真模块通信工具箱以及M檔等，方便快捷灵活的功能实现仿真通信的调制解调设计。
还借助MATLAB可视化交互式的操作，对调制解调处理，降低噪声干扰，提高仿真的准确度和可靠性。
要求基于MATLAB的模拟调制与解调仿真，主要设计思想是利用MATLAB、simulink檔、M檔等，方便快捷的实现模拟通信的多种调制解调设计。
基于simulink对数字通信系统的调制和解调建模。
并编写相应的m檔，得出调试及仿真结果并进行分析。
2.通信系统与MATLAB软件2.1模拟通信系统简介通信系统是为了有效可靠的传输信息，信息由信源发出，以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息传输，由信宿接收。
通信系统又可分为数字通信与模拟通信。
基于课程设计的要求，下面简要介绍模拟通信系统。
信源是模拟信号，信道中传输的也是模拟信号的系统为模拟通信。
模拟通信系统的模型如图1所示。
图1 模拟通信系统模型调制器: 使信号与信道相匹配, 便于频分复用等。
发滤波器: 滤除调制器输出的无用信号。
收滤波器: 滤除信号频带以外的噪声，一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声。
2.2 相位调制与解调调制在通信系统中具有重要作用。
通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多任务的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。
调制方式往往决定了一个通信系统的性能。
在无线电通信中，角度调制（简称角调）是一种重要的调制方式，它包括频率调制和相位调制。
频率调制简称调频用FM表示，它是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持不变的一种调制方式。
我们称调频信号的解调为鉴频或频率检波。
相位调制简称调相，用PM表示，它是使高频振荡信号的相位按调制信号的规律变化，其振幅也保持不变。
调相信号的解调，称为鉴相或相位检波。
角度调制属于频谱的非线性变换，即已调信号的频谱结构不再保持原调制信号频谱的内部结构，且调制后的信号带宽比原调制信号的贷款要大得多。
虽然角度调制信号的频带利用率不高，但其抗干扰和噪声的能力较强。
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直接进行传输。
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。
所谓载波调制，就是按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数过程。
调制的载波可以分为两类：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。
通常，调制可以分为模拟（连续）调制和数字元调制两种方式。
在模拟调制中，调制信号的取值是连续的，而数字调制中的调制信号的取值则为离散的。
目前常见的模—数变换可以看成是一种用脉冲串作为载波的数位调制，它又称为脉冲编码调制（PCM）。
2.3 SIMULINKSIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。
在simulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真。
它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易。
而所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl檔进行存取），进而进行仿真与分析。
SIMILINK 模块库按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous（连续模块），Discrete（离散模块），Function&Tables（函数和平台模块），Math（数学模块），Nonlinear （非线性模块），Signals&Systems（信号和系统模块），Sinks（接收器模块），Sources（输入源模块）。
3.原理分析3.1调相信号在模拟调制中，一个连续波有三个参数可以用来携带信息而构成已调信号。
当幅度和频率保持不变时，改变载波的相位使之随未调信号的大小而改变，这就是调相的概念。
角度调制信号的一般表示形式为：S m (t)=Acos[ωC t+φ(t)]式中，A 是载波的恒定振幅；[ωC t+φ(t)]是信号的瞬时相位，而φ(t)称为瞬时相位偏移；d[ωC t+φ(t)]/dt 为信号的瞬时频率，而d φ(t)/dt 称为瞬时频率偏移，即相对于ωC 的瞬时频率偏移。
设高频载波为u c =U cm cos ωc t ，调制信号为U Ω(t)，则调相信号的瞬时相位 φ(t)=ωct +K p U Ω(t)瞬时角频率 ω(t)=dt (t)d φ=ωc +K p dt )t (du Ω调相信号 u PM =U cm cos ［ωc t+K p u Ω(t)］将信号的信息加在载波的相位上则形成调相信号，调相的表达式为：S PM (t)=Acos[ωC t+K PM f(t)+φ0]这里K PM 称为相移指数，这种调制方式，载波的幅度和角频率不变，而瞬时相位偏移是调制信号f(t)的线性函数，称为相位调制。
调相与调频有着相当密切的关系，我们知道相位与频率有如下关系式：ω=dt t d )(φ=ωC +K PM f(t)φ(t)=⎰=dt ωωC t+K PM dt t ⎰)(f所以在调相时可以先将调制信号进行微分后在进行频率调制，这样等效于调相，此方法称为间接调相，与此相对应，上述方法称为直接调相。
调相信号的产生如图2所示：图2 PM 调相信号的产生3.2 调制原理实现相位调制的基本原理是使角频率为ωc 的高频载波uc(t)通过一个可控相移网络, 此网络产生的相移Δφ受调制电压uΩ(t)控制, 满足Δφ=KpuΩ(t)的关系, 所以网络输出就是调相信号，可控相移网络调相原理图如图3所示：图3 可控相移网络调相原理图3.3 解调原理已调波的解调电路称为检波器，调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器。
采用乘积鉴相是最常用的方法。
若调相信号为uPM =Ucmcos[ωct+Δφ(t)] 其中Δφ(t)=KpuΩ(t)同步信号与载波信号相差2πu01=2rmcmUKUsinΔφ(t)-sin[2ωct+Δφ(t)] 式中k为乘法器增益, 低通滤波器增益为1,可以看到乘积鉴相的线性鉴相范围较小，只能解调Mp ≦6π的调相信号。
乘积鉴相器的原理图如图4所示，由于相乘的两个信号有900的固定相位差，故这种方法又称为正交乘积鉴相。
图4 正交乘积鉴相原理图4．M函数实现的仿真4.1源代码首先任意给定一个已知调制信号m(t)=sin(100*t)进行相位调制时要用到傅里叶变换，因此先编写傅里叶变换的m文件用作主函数调用，其m文件代码如下：%求傅里叶变换的子函数function [M,m,df]=fftseq(m,ts,df)fs=1/ts;if nargin==2 n1=0; %nargin为输入参量的个数else n1=fs/df;endn2=length(m);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2))); %nextpow2(n)取n最接近的较大2次幂M=fft(m,n); %M为信号m的傅里叶变换，n为快速傅里叶变换的点数，及基n-FFT变换m=[m,zeros(1,n-n2)]; %构建新的m信号df=fs/n; %重新定义频率分辨率上述m文件以“fftseq.m”保存。
在实现相位解调时要调用两个子函数，分述如下：%求信号相角的子函数，这是调频、调相都要用到的方法function [v,phi]=env_phas(x,ts,f0)if nargout==2 %nargout为输出变数的个数z=loweq(x,ts,f0); %产生调制信号的正交分量phi=angle(z); %angle是对一个复数求相角的函数endv=abs(hilbert(x)); %abs用来求复数hilbert(x)的模上述m文件以“env_phas.m”保存。
%产生调制信号的正交分量function x1=loweq(x,ts,f0)。