数字信号处理 综合设计 实验报告

数字信号处理实验八

调制解调系统的实现

一、实验目的:

（1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程

（2）了解滤波器在通信系统中的应用

二、实验步骤:

1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。

建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下：

规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。（参考文件zhan3.svu）

（1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求；

（2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常；

（3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；

（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。

2.熟悉matlab 中的仿真系统；

3.将1.中设计的SYSTEMVIEW （如zhan3.svu ）系统移植到matlab 中的仿真环境中，使其达到相同的效果；

4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。 实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植 三、系统设计

本系统是基于matlab 的simulink 仿真软件设计的基带信号调制与解调的系统，利用matlab 自带的数字信号仿真模块构成其原理框图并通过设置载波、带通滤波器以及低通滤波器等把基带信号经过载波调制后再经乘法器、带通滤波器和低通滤波器等电路系统能解调出基带信号。

1、实验原理框图

2、基带信号参数设置

基带1（方波）参数设置为：

载波1 载波2

带通1

带通2

低通1

低通2

周期为0.001x100=0.1s 频率为10Hz

基带2（方波）参数设置为：

周期为0.001x200=0.2s 频率为5Hz

3、载波信号参数设置

载波1（100Hz,10V正弦波）的参数设置为：

载波2（300Hz,5V正弦波）的参数设置为：

4、带通滤波器参数设置

带通1的参数设置为：

带通2的参数设置为：

5、低通滤波器参数设置低通1的参数设置为：

低通2的参数设置为：

6、调制前及解调后基带信号FFT的波特图对比两个信号经过调制和相加后的频谱图:

经过带通滤波器1后的频谱图：

经过带通滤波器2后的频谱图：

与载波信号1相乘后的频谱图:

与载波信号2相乘后的频谱图:

第一路信号经过低通滤波器(解调)后的频谱图：

第一路信号经过低通滤波器(解调)后的频谱图：

分析与小结：对比基带1和基带2信号与其对应解调后信号的FFT波特图，可以看出：

解调后的信号基本只存在1、3、5、7、9次谐波分量，其他高频部分分量均被低通滤波器滤除。

7、基带信号及解调后的信号波形图

分析与小结：恢复出来的方波基本与基带信号保持相位和形状一致。其在上升沿或下降沿部分存在较大的尖峰是不可避免的，这种在间断点处其恢复信号出现过冲的现象称为吉布斯现象。由于经过低通滤波器后仅剩下少部分的低频分量所以波形会存在抖动。

四、综设总结与体会

通过此次综合设计性实验，加深了对滤波器参数设置的理解及根据指标进行数字滤波器设计的过程，并了解滤波器在通信系统中的应用。在利用载波对调制后的信号进行解调时还需将载波通过一个与调制时相同的带通滤波器，只是因为要保持调制信号与载波能保持同步。利用FFF变化一步步观察信号的波特图，然后逐步修改滤波器参数以期达到较好的设计效果。