实验三 模拟调制的matlab仿真
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频 率 调 制 ： f i (t ) k FM m(t ) ， 其 中 kFM 为 相 偏 常 数 ， 调 频 信 号 一 般 形 式 为
s PM (t ) Ac cos[2f c t 2k FM m(t )dt ] 。
PM 是相位偏移随调制信号 m(t)线性变化； FM 是瞬时频偏随 m(t)线性变换， 而相位 偏移随 m(t)的积分呈线性变化。 调频信号的解调也分为相干解调和非相干解调。相干解调仅适用于 NBFM 信号，非 相干解调对 NBFM 和 WBFM 信号均适用。 FM 非相干解调：首先产生一个振幅正比与 FM 信号瞬时频率的 AM 信号，而后再利 用 AM 解调器恢复消息信号。FM 到 AM 的转换规律：频率增大则信号幅度增大，频率减 小则信号幅度减小。
角度调制(angle modulation)是已调波的总相角ϕ(t)随基带信号 m(t)作某种变化 的调制方式，分别称为相位调制与频率调制。 相 位 调 制 ： (t ) k PM m(t ) ， 其 中 kPM 为 相 偏 常 数 ， 调 相 信 号 一 般 形 式 为
s PM (t ) Ac cos[2f c t k PM m(t )] 。
carrier,DSB-SC)、 单 边 带 调 幅 (single-sideband,SSB)和 残 留 边 带 调 幅 (vestigial sideband,VSB)。 常规 AM： 时域表达式为 S AM (t ) Ac [1 m(t )] cos 2f c t ，其中 AC 是载波幅度， m(t) 是基带消息信号。AM 信号产生方案如图 2.1 所示，可通过乘法器和加法器产生。
图 3.2 AM 调制的 simulink 仿真框图
1.2 AM解调方式的matlab_simulink仿真
1
图3.1仿真框图中各个模块哪些属于解调器？改变载波sine wave2的频率，输出有什
么变化？为什么？各模块有什么作用，理解并掌握各个模块参数的设置方法。
2
用示波器scope观察AM解调仿真，记录显示结果， 对比解调前后信号的幅度和频率发
生了哪些变化？什么叫做模拟信号的解调？ 示波器scope连接示意图如下：
图 3.3 AM 相干解调方式 simulink 仿真框图
1.3 AM 调制解调输入和输出信号仿真。示波器 scope 连接示意图如下所示，记录输出 波形，并观察前后波形幅度与频率的变化。
1.4 用 zero-order hold 和 spectrum scope 和 spectrum scope 观察 AM 调制仿真调制前后的 频谱图， 对比调制前后信号的频谱发生了哪些变化？为便于观察频谱图， 需把 sine wave 和 analog filter design 模块频率改为 500rad/s，sine wave1 和 sine wave2 改为 6000rad/s。 连接示意图和主要参数设置如下图： zero-order hold 模块的参数 sample time 设置为 0.01.
1.1 AM调制方式的matlab simulink仿真
1 2
上述3.1仿真框图各个模块哪些模块属于调制器？各模块有什么作用？ 用示波器scope观察AM调制仿真，记录显示结果。 对比调制前后信号的幅度和频率发
生了哪些变换？什么叫模拟信号的调制？理解并掌握各个模块参数的设置方法。 示波器scope连接和参数设置如下图所示： （其中constant模块设为2）
图 2.1 AM 信号产生方案 DSB-SC：时域表达式为 S DSB (t ) Ac m(t ) cos 2f c t ，可由乘法器产生，实际电路可 为平衡调制器或环形调制器。 SSB： 只提取 DSB-SC 信号中的上边带或下边带分量所得到的信号。 可通过滤波法或 相移法获得。 VSB:类似于 SSB，但残留了少部分的另一边带。VSB 信号采用滤波法产生，注意残 留边带要互补对称。 2. 幅度调制解调原理 模拟调制中的主要解调方式有非相干解调与相干解调。常规 AM 与 PM\FM 可用非相 干解调方式解调，AM、DSB-SC、SSB、VSB 可用相干解调方式解调。
2.1 SSB 模拟系统调制器仿真 上图 SSB 仿真框图各个模块哪些部分属于 SSB 调制器？各个模块有什么用？ 理解并掌握各个模块参数的设置方法。 2 用 scope 观察 SSB 调制器的输入信号和输出信号的仿真波形， 记录结果， 并对 比调制前后信号的幅度和频率发生了哪些变化？Scope 连接方法和参数设置参考 AM 调 制与解调部分。
用。其中1rad/s除以2Pi就等于1Hz。
主要模块参数如下所示： 1) Sine wave模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：5；phase：0；sample time：0；复选框打勾 2) 3) Constant模块参数设置：constant value：2 Sine wave1模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：60；phase：0；sample time：0；复选框打勾 4) Sine wave2模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：60；phase：0；sample time：0；复选框打勾 5) Analog filter design模块参数设置：design method：butterworth；filter type：lowpass filter；order：8；passband edge frequency：6
实验三 模拟调制的 Matlab 仿真
一、 实验目的： 1. 2. 3. 掌握模拟调制信号的波形、频谱特点及产生方法； 掌握模拟调制信号的解调方法； 掌握模拟调制系统的 Matlab 仿真实现。
二、实验原理 模拟通信系统的核心内容是模拟信号的调制与解调。 模拟调制通常采用正弦波来携带基 带消息信号，以便在频带信道中传输。调制中，正弦波又称为载波(carrier)，消息信号称 为调制信号(modulating signal);而输出信号称为已调信号(modulated signal).调制信号 大都是基带的， 而已调信号都是带通的。 典型的调制方式主要分为幅度调制和角度调制两大 类，分别具有不同的带宽、抗噪声能力和复杂程度。 1. 幅度调制原理 幅度调制(Amplitude modulation)用消息信号去控制载波的瞬时幅度，使载波的幅 度随调制信号的变化而变化。 幅度调制简称调幅， 它主要包括： 模拟常规调幅(amplitude modulation,AM) 、 抑 制 载 波 双 边 带 调 幅 (double-sideband suppressed
非相干解调：实际应用中，接收 AM 信号 的主要方法是包络检波器即直接提取 sAM(t) 的实包络来恢复消息信号。常用的晶体二极 管包络检波电路如图所示，实际上是一个整 流器与一个低通滤波器的结合。 当检波器的输入信号为正半周的高电压 时，二极管 D 导通，电流经二极管向电容 C 充电；当输入信号降低到一定程度时，二极 管 D 截止，电容 C 上电压经 RL 放电，从而产 生右图所示的输出电压波形。 用包络检波器接收信号是一种非常简单 的方法，接收机不需要产生与接收信号中的 载 波 完 全 同 频 同 相 的 本 地 载 波 ， 这 种 解 调 称 为 非 相 干 解 调 (non-coherent demodulation). 广泛应用的调幅广播系统就是用了常规 AM 调制，调幅收音机极其便宜。 相干解调：接收端需要本地载波的解调方法。以 DSB 解调为例，当接收端的本地载 波与接收信号中的载波完全同频同相时，称为双方同步。即 f0=fc，θ0=0 图 2.2 AM 信号的非相干解调
图 2.4 FM 解调原理图
三、实验内容： 1. AM调制和解调matlab_simulink仿真
图 3.1 AM 调制和解调的 simulink 仿真框图 中英文注释：sine wave=正弦波生成器，product=乘法器，scope=示波器，constant= 常量或直流分量，加法器可用math operations中的sum替代，analog filter design= 模拟滤波器设计。 图1中的sine wave1和sine wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号，角频率 都设定为60rad/s，调幅系数为1；调制信号m(t)由sine wave模块产生，其为正弦信号， 角频率为5rad/s，幅度为1V；直流分量A0由constant模块产生，为2V；低通滤波器模块 的截止角频率设为6rad/s。此处sine wave2、product1和低通滤波器为下节解调过程所
图 2.3 DSB 信号的相干解调原理图
S DSB (t ) cos 2f c t Ac m(t ) cos 2 2f c t
出为 Ac[1+m(t)]/2，从中获得消息信号。
乘法相干调解器也可以用于接收 AM 信号。 当 AM 信号作为输出时， 相干解调器的输
1 Ac m(t )[1 2 cos 4f c t ] 2
1 2
记录运行结果 比较两幅频谱图， 为什么解调信号的频谱图中间多了个很大的脉冲而两边有很
小的脉冲？
2.
SSB 滤波法实现 USB 调ຫໍສະໝຸດ Baidu的 matlab_simulink 仿真框图
主要模块参数如下所示： 1) Sine wave模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：10；phase：0；sample time：0；复选框打勾 2) Sine wave1模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：100；phase：0；sample time：0；复选框打勾 3) Sine wave2模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：100；phase：0；sample time：0；复选框打勾 4) Analog filter design和Analog filter design1模块参数设置：design method： butterworth；filter type：bandpass filter；order：8；lower passband edge frequency：100；upper passband edge frequency：110 5) Analog filter design2模块参数设置：design method：butterworth；filter type：lowpass filter；order：8；passband edge frequency：10 6) Guassian noise generator模块参数设置：mean value：0；variance：0.01
当然为了接收常规 AM 信号而采用复杂度较高的相干解调器通常是不经济的。 3. 角度调制原理 模拟角调制与幅度调制的区别在于已调波的幅度不随调制信号变化， 而是相位或频 率随着调制信号变化，分别称为相位调制(调相 PM)和频率调制(调频 FM)。在这两种调 制过程中， 载波的幅度都保持恒定不变， 而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的 变化，故而统称为角度调制。 FM 和 PM 在通信系统中的使用都非常广泛。 FM 广泛应用与高保真音乐广播、 电视伴 音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。PM 除直接用于传输外，也常用作间接产 生 FM 信号的过渡。与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性 能，其代价是角度调制占用比幅度调制信号更宽的带宽。
s PM (t ) Ac cos[2f c t 2k FM m(t )dt ] 。
PM 是相位偏移随调制信号 m(t)线性变化； FM 是瞬时频偏随 m(t)线性变换， 而相位 偏移随 m(t)的积分呈线性变化。 调频信号的解调也分为相干解调和非相干解调。相干解调仅适用于 NBFM 信号，非 相干解调对 NBFM 和 WBFM 信号均适用。 FM 非相干解调：首先产生一个振幅正比与 FM 信号瞬时频率的 AM 信号，而后再利 用 AM 解调器恢复消息信号。FM 到 AM 的转换规律：频率增大则信号幅度增大，频率减 小则信号幅度减小。
角度调制(angle modulation)是已调波的总相角ϕ(t)随基带信号 m(t)作某种变化 的调制方式，分别称为相位调制与频率调制。 相 位 调 制 ： (t ) k PM m(t ) ， 其 中 kPM 为 相 偏 常 数 ， 调 相 信 号 一 般 形 式 为
s PM (t ) Ac cos[2f c t k PM m(t )] 。
carrier,DSB-SC)、 单 边 带 调 幅 (single-sideband,SSB)和 残 留 边 带 调 幅 (vestigial sideband,VSB)。 常规 AM： 时域表达式为 S AM (t ) Ac [1 m(t )] cos 2f c t ，其中 AC 是载波幅度， m(t) 是基带消息信号。AM 信号产生方案如图 2.1 所示，可通过乘法器和加法器产生。
图 3.2 AM 调制的 simulink 仿真框图
1.2 AM解调方式的matlab_simulink仿真
1
图3.1仿真框图中各个模块哪些属于解调器？改变载波sine wave2的频率，输出有什
么变化？为什么？各模块有什么作用，理解并掌握各个模块参数的设置方法。
2
用示波器scope观察AM解调仿真，记录显示结果， 对比解调前后信号的幅度和频率发
生了哪些变化？什么叫做模拟信号的解调？ 示波器scope连接示意图如下：
图 3.3 AM 相干解调方式 simulink 仿真框图
1.3 AM 调制解调输入和输出信号仿真。示波器 scope 连接示意图如下所示，记录输出 波形，并观察前后波形幅度与频率的变化。
1.4 用 zero-order hold 和 spectrum scope 和 spectrum scope 观察 AM 调制仿真调制前后的 频谱图， 对比调制前后信号的频谱发生了哪些变化？为便于观察频谱图， 需把 sine wave 和 analog filter design 模块频率改为 500rad/s，sine wave1 和 sine wave2 改为 6000rad/s。 连接示意图和主要参数设置如下图： zero-order hold 模块的参数 sample time 设置为 0.01.
1.1 AM调制方式的matlab simulink仿真
1 2
上述3.1仿真框图各个模块哪些模块属于调制器？各模块有什么作用？ 用示波器scope观察AM调制仿真，记录显示结果。 对比调制前后信号的幅度和频率发
生了哪些变换？什么叫模拟信号的调制？理解并掌握各个模块参数的设置方法。 示波器scope连接和参数设置如下图所示： （其中constant模块设为2）
图 2.1 AM 信号产生方案 DSB-SC：时域表达式为 S DSB (t ) Ac m(t ) cos 2f c t ，可由乘法器产生，实际电路可 为平衡调制器或环形调制器。 SSB： 只提取 DSB-SC 信号中的上边带或下边带分量所得到的信号。 可通过滤波法或 相移法获得。 VSB:类似于 SSB，但残留了少部分的另一边带。VSB 信号采用滤波法产生，注意残 留边带要互补对称。 2. 幅度调制解调原理 模拟调制中的主要解调方式有非相干解调与相干解调。常规 AM 与 PM\FM 可用非相 干解调方式解调，AM、DSB-SC、SSB、VSB 可用相干解调方式解调。
2.1 SSB 模拟系统调制器仿真 上图 SSB 仿真框图各个模块哪些部分属于 SSB 调制器？各个模块有什么用？ 理解并掌握各个模块参数的设置方法。 2 用 scope 观察 SSB 调制器的输入信号和输出信号的仿真波形， 记录结果， 并对 比调制前后信号的幅度和频率发生了哪些变化？Scope 连接方法和参数设置参考 AM 调 制与解调部分。
用。其中1rad/s除以2Pi就等于1Hz。
主要模块参数如下所示： 1) Sine wave模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：5；phase：0；sample time：0；复选框打勾 2) 3) Constant模块参数设置：constant value：2 Sine wave1模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：60；phase：0；sample time：0；复选框打勾 4) Sine wave2模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：60；phase：0；sample time：0；复选框打勾 5) Analog filter design模块参数设置：design method：butterworth；filter type：lowpass filter；order：8；passband edge frequency：6
实验三 模拟调制的 Matlab 仿真
一、 实验目的： 1. 2. 3. 掌握模拟调制信号的波形、频谱特点及产生方法； 掌握模拟调制信号的解调方法； 掌握模拟调制系统的 Matlab 仿真实现。
二、实验原理 模拟通信系统的核心内容是模拟信号的调制与解调。 模拟调制通常采用正弦波来携带基 带消息信号，以便在频带信道中传输。调制中，正弦波又称为载波(carrier)，消息信号称 为调制信号(modulating signal);而输出信号称为已调信号(modulated signal).调制信号 大都是基带的， 而已调信号都是带通的。 典型的调制方式主要分为幅度调制和角度调制两大 类，分别具有不同的带宽、抗噪声能力和复杂程度。 1. 幅度调制原理 幅度调制(Amplitude modulation)用消息信号去控制载波的瞬时幅度，使载波的幅 度随调制信号的变化而变化。 幅度调制简称调幅， 它主要包括： 模拟常规调幅(amplitude modulation,AM) 、 抑 制 载 波 双 边 带 调 幅 (double-sideband suppressed
非相干解调：实际应用中，接收 AM 信号 的主要方法是包络检波器即直接提取 sAM(t) 的实包络来恢复消息信号。常用的晶体二极 管包络检波电路如图所示，实际上是一个整 流器与一个低通滤波器的结合。 当检波器的输入信号为正半周的高电压 时，二极管 D 导通，电流经二极管向电容 C 充电；当输入信号降低到一定程度时，二极 管 D 截止，电容 C 上电压经 RL 放电，从而产 生右图所示的输出电压波形。 用包络检波器接收信号是一种非常简单 的方法，接收机不需要产生与接收信号中的 载 波 完 全 同 频 同 相 的 本 地 载 波 ， 这 种 解 调 称 为 非 相 干 解 调 (non-coherent demodulation). 广泛应用的调幅广播系统就是用了常规 AM 调制，调幅收音机极其便宜。 相干解调：接收端需要本地载波的解调方法。以 DSB 解调为例，当接收端的本地载 波与接收信号中的载波完全同频同相时，称为双方同步。即 f0=fc，θ0=0 图 2.2 AM 信号的非相干解调
图 2.4 FM 解调原理图
三、实验内容： 1. AM调制和解调matlab_simulink仿真
图 3.1 AM 调制和解调的 simulink 仿真框图 中英文注释：sine wave=正弦波生成器，product=乘法器，scope=示波器，constant= 常量或直流分量，加法器可用math operations中的sum替代，analog filter design= 模拟滤波器设计。 图1中的sine wave1和sine wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号，角频率 都设定为60rad/s，调幅系数为1；调制信号m(t)由sine wave模块产生，其为正弦信号， 角频率为5rad/s，幅度为1V；直流分量A0由constant模块产生，为2V；低通滤波器模块 的截止角频率设为6rad/s。此处sine wave2、product1和低通滤波器为下节解调过程所
图 2.3 DSB 信号的相干解调原理图
S DSB (t ) cos 2f c t Ac m(t ) cos 2 2f c t
出为 Ac[1+m(t)]/2，从中获得消息信号。
乘法相干调解器也可以用于接收 AM 信号。 当 AM 信号作为输出时， 相干解调器的输
1 Ac m(t )[1 2 cos 4f c t ] 2
1 2
记录运行结果 比较两幅频谱图， 为什么解调信号的频谱图中间多了个很大的脉冲而两边有很
小的脉冲？
2.
SSB 滤波法实现 USB 调ຫໍສະໝຸດ Baidu的 matlab_simulink 仿真框图
主要模块参数如下所示： 1) Sine wave模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：10；phase：0；sample time：0；复选框打勾 2) Sine wave1模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：100；phase：0；sample time：0；复选框打勾 3) Sine wave2模块参数设置：sine type：time based；Amplitude：1；Bias：0； Frequency：100；phase：0；sample time：0；复选框打勾 4) Analog filter design和Analog filter design1模块参数设置：design method： butterworth；filter type：bandpass filter；order：8；lower passband edge frequency：100；upper passband edge frequency：110 5) Analog filter design2模块参数设置：design method：butterworth；filter type：lowpass filter；order：8；passband edge frequency：10 6) Guassian noise generator模块参数设置：mean value：0；variance：0.01
当然为了接收常规 AM 信号而采用复杂度较高的相干解调器通常是不经济的。 3. 角度调制原理 模拟角调制与幅度调制的区别在于已调波的幅度不随调制信号变化， 而是相位或频 率随着调制信号变化，分别称为相位调制(调相 PM)和频率调制(调频 FM)。在这两种调 制过程中， 载波的幅度都保持恒定不变， 而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的 变化，故而统称为角度调制。 FM 和 PM 在通信系统中的使用都非常广泛。 FM 广泛应用与高保真音乐广播、 电视伴 音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。PM 除直接用于传输外，也常用作间接产 生 FM 信号的过渡。与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性 能，其代价是角度调制占用比幅度调制信号更宽的带宽。