matlab实验报告

模拟调制与解调
一、实验目的
1.掌握AM调制和解调的原理和MATLAB仿真实现
2.掌握DSB调制和解调的原理和MATLAB仿真实现
3.掌握SSB调制和解调的原理和MATLAB仿真实现
4.掌握相干解调法原理、信号的频谱特性，及其MATLAB仿真实现
二、实验要求
1.利用MATLAB仿真实现模拟幅度调制过程，以及相干解调过程。

仿真绘制调制信号和已调信号的时域波形图、绘制已调信号的包络、绘制已调信号的功率谱，绘制解调器输出的信号波形图。

2.结合幅度调制和解调的原理，对程序每一行做注释。

3.改变载波频率、直流偏量等参数观察信号波形和频谱的变化。

三、实验原理
1.AM：AM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；
2.DSB：在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边调制信号，或称抑制载波双边带调制信号；
3.SSB：由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就好了。

四、实验内容
1.调幅（AM）
%显示模拟调制的波形方法，文件S_AM.m
%Signal
dt=0.001;%时间采样间隔
fmax=1; %信源最高频率
fc=16; %载波中心频率
T=5;%信号时长
N=floor(T/dt);%（取整函数）采样的个数
t=[0:N-1]*dt;%时间（产生一个一维数组）；
mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t);%调制信号即信源
%AM modulation
A=2;%直流分量
s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);%调幅信号
%Power Spectrum Density
[f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_am);%（调幅信号频谱）进行傅里叶变换，时域变频域
PSD=(abs(Xf).^2)/T;%平均功率
%figure 0f am and psd
figure(1)%Create figure window创建一个窗口
subplot(211);%reate axes in tiled positions.两行一列第一行
plot(t,s_am);hold on;%以t为横轴s_am为纵轴，（hold on表示将图像保留住）
plot(t,A+mt,'r--');%以t为横轴A+mt为纵轴（表示包络）r：红线；--：表示虚线
title('AM调制信号及其包络');%表名
xlabel('t');%横轴
axis([0,T,1.1*min(s_am),1.5*max(s_am)]);% axis([XMIN XMAX YMIN YMAX]) 限制范围
subplot(212);%reate axes in tiled positions.两行一列第二行
plot(f,PSD);%以频率为横轴功率为纵轴
axis([-2*fc 2*fc 0 1.2*max(PSD)]);% axis([XMIN XMAX YMIN YMAX]) 限制范围
title('AM信号功率谱');%表名
xlabel('f');%横轴为：f
%AM demodulation
rt=s_am.*cos(2*pi*fc*t);%调幅信号与同频同相的相干载波相乘
rt=rt-mean(rt);%解调输出，解调信号
[f,sf]=FFT_SHIFT(t,rt);%傅里叶变换(时域信号转换为频域信号）
B=2*fmax;%基带带宽
[t,rt]=RECT_LPF(f,sf,B);%整流低通滤波
figure(2);%Create figure window创建一个窗口
subplot(411);%reate axes in tiled positions.四行一列第一行
plot(t,rt);hold on;%以t为横轴，画相干解调信号，保留
plot(t,mt/2,'r--');%以t为横轴，画调制信号*1/2
title('AM相干解调后的信号与输入信号的比较');%表名
xlabel('t')%横轴
直流分量：A=1；载波中心频率：fc=10；波形如下图：
直流分量：A=2；载波中心频率：fc=10；波形如下图：
直流分量：A=2；载波中心频率：fc=16；波形如下图：
2.抑制载波双边带调制（DSB）
dt=0.001;%时间采样间隔
fmax=1; %信源最高频率
fc=16; %载波中心频率
T=5;%信号时长
N=T/dt;%采样的个数
t=[0:N-1]*dt;%时间（产生一个一维数组）；
mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t);%调制信号即信源
dsb_md=mt.*cos(2*pi*fc*t);%双边调制信号
[f,sf]=FFT_SHIFT(t,dsb_md);%（调幅信号频谱）进行傅里叶变换，时域变频域
PSD=(abs(sf).^2)/T;%平均功率
figure(1)%Create figure window创建一个窗口
subplot(211);%reate axes in tiled positions.两行一列第一行
plot(t,dsb_md);hold on;%以t为横轴dsb_md为纵轴，（hold on表示保留住）
plot(t,mt,'r--');%以t为横轴mt为纵轴（表示包络）r：红线；--：表示虚线
title('DSB调制信号及其包络');%表名
xlabel('t');%横轴
subplot(212);%reate axes in tiled positions.两行一列第二行
plot(f,PSD);%（功率谱图像）以频率为横轴功率为纵轴
axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]);% axis([XMIN XMAX YMIN YMAX]) 限制范围
title('DSB信号功率谱');
xlabel('f');
rt=dsb_md.*cos(2*pi*fc*t);%进行相干解调，与同频同相的相干载波相乘
B=2*fmax;%基带带宽
[f,Sf]=FFT_SHIFT(t,rt);%进行傅里叶变换，时域变频域
[t,rt]=RECT_LPF(f,Sf,B);%通过低通滤波器
figure(2);%Create figure window创建一个窗口
subplot(411);%reate axes in tiled positions.四行一列第一行
plot(t,rt);hold on;%以t为横轴，画相干解调信号，保留
plot(t,mt/2,'r--');%以t为横轴，画调制信号*1/2
title('相干调解后的信号与输入信号的比较');%表名
xlabel('t');%横轴
直流分量：A=0；载波中心频率：fc=10；波形如下图：
直流分量：A=0；载波中心频率：fc=16；波形如下图：
3.单边带调制（SSB）
dt=0.001;%时间采样间隔
fmax=1; %信源最高频率
fc=16; %载波中心频率
T=5;%信号时长
N=T/dt;%采样的个数
t=[0:N-1]*dt;%时间（产生一个一维数组）；
mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t);%调制信号即信源
dsb_md=mt.*cos(2*pi*fc*t);%双边调制信号
[f,sf]=FFT_SHIFT(t,dsb_md);%（调幅信号频谱）进行傅里叶变换，时域变频域PSD=(abs(sf).^2)/T;%平均功率
figure(1)%Create figure window创建一个窗口
subplot(211);%reate axes in tiled positions.两行一列第一行
plot(t,dsb_md);hold on;%以t为横轴dsb_md为纵轴，（hold on表示保留住）
plot(t,mt,'r--');%以t为横轴mt为纵轴（表示包络）r：红线；--：表示虚线
title('DSB调制信号及其包络');%表名
xlabel('t');%横轴
subplot(212);%reate axes in tiled positions.两行一列第二行
plot(f,PSD);%（功率谱图像）以频率为横轴功率为纵轴
axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]);% axis([XMIN XMAX YMIN YMAX]) 限制范围
title('DSB信号功率谱');
xlabel('f');
rt=dsb_md.*cos(2*pi*fc*t);%进行相干解调，与同频同相的相干载波相乘
B=2*fmax;%基带带宽
[f,Sf]=FFT_SHIFT(t,rt);%进行傅里叶变换
[t,rt]=RECT_LPF(f,Sf,B);%通过低通滤波器
figure(2);%Create figure window创建一个窗口
subplot(411);%reate axes in tiled positions.四行一列第一行
plot(t,rt);hold on;%以t为横轴，画相干解调信号，保留
plot(t,mt/2,'r--');%以t为横轴，画调制信号*1/2
title('相干调解后的信号与输入信号的比较');%表名
xlabel('t');%横轴
载波中心频率：fc=10；波形如下图：
载波中心频率：fc=16；波形如下图：
五、附录
1.傅里叶变换函数
function[f,Xf]=FFT_SHIFT(t,xt)
%This is a function using the FFT to calculate
%transform
%Input is the time and the signal vectors,the length of %than 2
%Output is the frequency and the signal spectrum
dt=t(2)-t(1);
T=t(end);
df=1/T;
N=length(t);
f=[floor(-N/2):floor(N/2)-1]*df;
Xf=fft(xt);
Xf=T/N*fftshift(Xf);
2.低通滤波
function[t,st]=RECT_LPF(f,Sf,B)
df=f(2)-f(1);
fN=length(f);
RectH=zeros(1,fN);
BN=floor(B/df);
BN_SHIFT=[-BN:BN-1]+floor(fN/2);
RectH(BN_SHIFT)=1;
Yf=RectH.*Sf;
[t,st]=IFFT_SHIFT(f,Yf);
3.傅里叶逆变换函数
function[t,st]=IFFT_SHIFT(f,Sf)
df=f(2)-f(1);
fmax=(f(end)-f(1)+df);
dt=1/fmax;
N=length(f);
t=[0:N-1]*dt;
Sf=fftshift(Sf);
st=fmax*ifft(Sf);
st=real(st);
六、实验总结
本次实验，遇到的难题还是比较多的，比如说上手使用MATLAB 程序，某些编程语言相对生僻，对完成注释也造成了些许困难。

在调试过程中也会碰到问题，但经过与同学讨论之后最终得以解决。

总的来说，本次实验是一个较好的理论接触实际的机会，巩固了前期所学的理论知识，也让我对MATLAB程序操作也有了一定程度的掌握，希望在接下来的学习和实验中能够继续锻炼自己，争取做到独立思考独立解决问题。