通信原理实验报告(模拟调制)

现代通信原理课程

设计报告

设计题目：题目一

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题目一

一、设计任务与要求

设信源 ，载波 ，在Matlab 中画出： ① A=2的AM 调制信号； ② A=1的DSB 调制信号； ③ A=1的SSB 调制信号；

④ 在信道中各自加入经过带通滤波器后的窄带高斯白噪声，功率为0.1，解调以上各个信号，并画出解调后的波形。

二、设计任务分析

调制是使信号m(t)控制载波的某一个(或几个)参数，使这个参数按照信号m(t)的规律变化的过程。载波可以是正弦波或脉冲序列。 连续波调制，已调信号可表示为：

信号由振幅 、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能携带信息。因此，连续波调制可分为调幅、调频和调相。本题目用到的是调幅。调幅又分为标准调幅（AM ）、抑制载波双边带调幅（DSB ）、单边带调幅（SSB ）。信号源： 载波： 实现调幅的方法主要是利用乘法运算，数学模型如下：

实现线性调幅则应该还需要满足一个条件： ① 、标准调幅（AM ）

信号频谱表示为： 写成指数形式：

t t m π2cos 2)(=t A t s π20cos )(=)]

(cos[)()(t t t A t s θω+⋅=t t m π2cos 2)(=t A t s π20cos )(=++

m (t)

A 0

S AM (t)

cos(ωc t + θ0)

∑

⨯

max

)(A t

m ≤

()[()]()

00

cos θω++=t t m A

t s c AM []

()()

2

)()(0

0θωθω+-+++=t j t j AM c c e e t m A t s

傅立叶变换： 由傅立叶频移性质：

代入得到：

A 0= 2(外加直流分量) ωc = 20π(载波频率) θ0= 0(起始相位)

调幅过程的波形及频谱

从上面可以分析出：

调幅过程是原始频谱F(w)简单搬移了 ，频谱包含了两部分，载波

分量和边带分量 a ．AM 波占用的带宽是消息带宽的2倍，即2

b .AM 波幅度谱SAM(w)是对称的。 对于正频率而言，高于 的频谱

部分叫做上边带，低于

的频谱部分叫做下边带。由于幅度谱对于原点是偶对称的，所以对于负频率而言，上边带落在低于- 的频谱部分，下边带落在高于-

的频谱部分。 ② 抑制载波双边带调幅（DSB ）

AM

信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波

c ω±)()([]C C F F ωωωω++-2

1

m ωc ωc ωc ωc ωc ω

抑制，只需不附加直流分量，即可得到抑制载波双边带信号，简称双边带信号(DSB)

波形表达式为：

频谱表达式为：

由于Pc=0，PDSB=Pf，因此调制效率。抑制载波双边带调幅信号的时间波形的包络已不再与调制信号形状一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。

③单边带调幅（SSB）

在AM和DSB中，调制的结果是将原始频谱搬移了，同时使信号带宽增加了一倍。即原始信号占用带宽为WH(图5-10)，而同一信号经调制后所占用的带宽为2WH。

由上图可见，出现了两个与性状完全相同的频谱。因此，发送整个频谱时，发送了多余的信息。然而，传输其中一个频谱是不可能的，因为任何物理上可实现信号的频谱都是ω的偶函数。 产生单边带信号的方法：滤波法

对于保留上边带的单边带调制来说，有：

对于保留下边带的单边带调制来说，有：

则单边带频谱为：

④ 解调

a ．标准调幅和抑制载波双边带调幅的解调

将已调信号乘上一个同频同相的载波，得

由上式可知，用一个低通滤波器就可以将第1项与第2项分离，无 失真的恢复出原始的调制信号。这种解制方法称为同步解调或相干 解调，原理方框图如图所示

⎪⎩⎪⎨⎧≥<==c

c LSB

SSB H H ωωωωωω,

0,

1)()(⎪⎩⎪⎨⎧≤>==c

c USB SSB

H H ωωωωωω,

0,

1)()()

()()(ωωωSSB DSB SSB H s s ⋅=

载波c(t)

)2cos 1)((2

1cos )(cos )(2

t t m t t m t t s c c c DSB

ωωω+==⋅

b.单边带调幅信号的解调

已知单边带信号的时域表达式为:

乘上同频同相载波后得

经低通滤波后的解调输出为

因而可得到无失真的调制信号:

matlab 流程图：

cos(ωc t+θ0)

()()()t t m t t m t S c c

SSB ωωsin ˆ2

1cos 21±=t t m t t m t m t

t S t S c c c SSB p ωωω2sin )(ˆ2

1

2cos )(21)(21cos )()( +=

=)(2

1

)(t m t S d =

cos(ωc t+θ0)

三、设计结果和分析

实验步骤:

新建一个M文件输入调用的FFT_SHIFT函数

分别新建三个M文件输入AM DSB SSB调制信号程序

运行以上三个程序,得到输出图形

1.备调用FFT_SHIFT函数

function [f, sf]=FFT_SHIFT(t, st)

dt=t(2)-t(1);

T=t(end);

df=1/T;

N=length(t);

f=[-N/2:N/2-1]*df;

sf=fft(st);

sf=T/N*fftshift(sf);

2.A=2的AM调制信号程序:

dt=0.001; %时间采样间隔fmax=1; %信源最高频率

fo=10; %载波中心频率

T=5; %信号时长

N=T/dt;

t=[0:N-1]*dt;

mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源

%AM调制

A=2;

s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fo*t);

figure(1)

subplot(211);

plot(t,s_am);hold on; %画出AM信号波形plot(t,A+mt,'r--'); %标示AM的包络title('AM调制信号及其包络'); xlabel('t');

2.A=2的AM调制信号图: