基于MATLAB调制解调仿真设计.docx
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基于MATLAB调制解调仿真设计
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。
通过仿真验证，原理图如下：
输入方波与锯齿波，都为10HZ，载波100hz与300hz正弦波，仿真的结果如下：
还是可以比较好的恢复信号。
基带信号1
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：
基带信号2
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）
设计的思路是：
基带信号乘上一个高频信号，称为调制，实现频谱搬移，与另一调制信号叠加，再分别通过以W为中心频率的带通FIR数字滤波器，再乘以原来的高频信号，实现再频谱搬移，最后通过IIR低通滤波器得到解调信号。
本实验是通过编程的方式完成的。
1、首先，产生信号：
n=1;
f1=100;
f2=300;
fs=1000;%采样频率
t=0:
1/fs:
n;
fre=10;
y1=square（2*fre*pi*t）/2+1.1;
y2=sawtooth（fre*2*pi*t）/2+1.1;
观察图形与频谱：
2、基带信号乘以一个高频载波：
yy1=y1.*z1;
yy2=y2.*z2;
观察频谱：
3、两调制信号相加：
yy3=yy1+yy2;
4、设计带通滤波器：
设计100-200,330-430hz的FIR数字滤波器，用汉明窗实现。
fp1=100;fp2=200;%FIR滤波器100-200hz
fs1=50;fs2=250;
As=15;
Ws1=（fp1+fs1）/fs;
Ws2=（fp2+fs2）/fs;
w=（fp1-fs1）/fs;
M=ceil（（As-7.95）/（14.36*w））;
hamming=Hamming（M+1）;
b=fir1（M,[Ws1,Ws2],hamming）;
%figure
（2）;
%freqz（b,1,fs,fs）;
t=0:
1/fs:
n;
yyy1=filter（b,2,yy3）;
zz1=filter（b,2,z1）;
fp1=330;fp2=430;%FIR滤波器330-430hz
fs1=200;fs2=490;
As=15;
Ws1=（fp1+fs1）/fs;
Ws2=（fp2+fs2）/fs;
w=（fp1-fs1）/fs;
M=ceil（（As-7.95）/（14.36*w））;
hamming=Hamming（M+1）;
b=fir1（M,[Ws1,Ws2],hamming）;
%figure（4）;
%freqz（b,1,fs,fs）;
t=0:
1/fs:
n;
yyy2=filter（b,2,yy3）;
zz2=filter（b,2,z2）;
5、滤波后的信号再乘载波信号：
k1=yyy1.*zz1;
k2=yyy2.*zz2;
6、设计低通滤波器为100hz的巴特沃斯低通滤波器。
N=8;%8阶巴特沃斯低通滤波器上限频率100hz
Wn=100/（fs/2）;
[b,a]=butter（N,Wn,'low'）;
kk1=filter（b,a,k1）;
%figure（5）;
%[H,W]=freqz（b,a）;%返回频率响应
%subplot（1,2,1）;plot（W*fs/（2*pi）,abs（H））;xlabel（'频率HZ'）;ylabel（'幅值'）;gridon;
%subplot（1,2,2）;plot（W*fs/（2*pi）,20*log10（abs（H）））;xlabel（'频率HZ'）;ylabel（'幅值dB'）;gridon;
7、调制信号经过低通滤波器后的到的信号就是解调信号。
8、观察调制信号的频谱：
结论与体会：
调制解调实际就是频谱的搬移，达到高频传播，本次实验的关键就是滤波器的设计，滤波器设计不好解调不了波形导致失真，通过写代码使我的编程能力加强了，学会了移植代码，matlab是个很不错的仿真软件。
附录：
n=1;
f1=100;
f2=300;
fs=1000;%采样频率
t=0:
1/fs:
n;
fre=10;
y1=square（2*fre*pi*t）/2+1.1;
dt=1/fs;%定义时间步长。
n1=length（t）;%样点个数
%y1=cos（2*pi*fre*t）;%余弦信号
f_end=1/dt;%频率轴的显示围
f=（0:
n1-1）*f_end/n1-f_end/2;%频率自变量
Xf=dt*fftshift（fft（y1））;%频谱
figure
（1）;
subplot（211）;plot（t,y1）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf））;xlabel（'f'）;title（'方波幅度频谱'）;%频谱波形
y2=sawtooth（fre*2*pi*t）/2+1.1;
Xf1=dt*fftshift（fft（y2））;%频谱
figure
（2）;
subplot（211）;plot（t,y2）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf1））;xlabel（'f'）;title（'三角波幅度频谱'）;%频谱波形
z1=10*sin（2*pi*f1*t）;
z2=10*sin（2*pi*f2*t）;
yy1=y1.*z1;
yy2=y2.*z2;
yy3=yy1+yy2;
Xf=dt*fftshift（fft（yy1））;%频谱
figure（3）;
subplot（211）;plot（t,yy1）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf））;xlabel（'f'）;title（'调制信号频谱'）;%频谱波形
Xf=dt*fftshift（fft（yy2））;%频谱
figure（7）;
subplot（211）;plot（t,yy2）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf））;xlabel（'f'）;title（'调制信号频谱'）;%频谱波形
fp1=100;fp2=200;%FIR滤波器100-200hz
fs1=50;fs2=250;
As=15;
Ws1=（fp1+fs1）/fs;
Ws2=（fp2+fs2）/fs;
w=（fp1-fs1）/fs;
M=ceil（（As-7.95）/（14.36*w））;
hamming=Hamming（M+1）;
b=fir1（M,[Ws1,Ws2],hamming）;
%figure
（2）;
%freqz（b,1,fs,fs）;
t=0:
1/fs:
n;
yyy1=filter（b,2,yy3）;
zz1=filter（b,2,z1）;
fp1=330;fp2=430;%FIR滤波器330-430hz
fs1=200;fs2=490;
As=15;
Ws1=（fp1+fs1）/fs;
Ws2=（fp2+fs2）/fs;
w=（fp1-fs1）/fs;
M=ceil（（As-7.95）/（14.36*w））;
hamming=Hamming（M+1）;
b=fir1（M,[Ws1,Ws2],hamming）;
%figure（4）;
%freqz（b,1,fs,fs）;
t=0:
1/fs:
n;
yyy2=filter（b,2,yy3）;
zz2=filter（b,2,z2）;
k1=yyy1.*zz1;
k2=yyy2.*zz2;
N=8;%8阶巴特沃斯低通滤波器上限频率100hz
Wn=100/（fs/2）;
[b,a]=butter（N,Wn,'low'）;
kk1=filter（b,a,k1）;
figure（10）;
[H,W]=freqz（b,a）;%返回频率响应
subplot（1,2,1）;plot（W*fs/（2*pi）,abs（H））;xlabel（'频率HZ'）;ylabel（'幅值'）;gridon;
subplot（1,2,2）;plot（W*fs/（2*pi）,20*log10（abs（H）））;xlabel（'频率HZ'）;ylabel（'幅值dB'）;gridon;
figure（4）;
subplot（211）;
plot（t,kk1）;
gridon;
title（'解调信号kk1'）;
kk2=filter（b,a,k2）;
subplot（212）;
plot（t,kk2）;
gridon;
title（'解调信号kk2'）;
Xf2=dt*fftshift（fft（kk1））;%频谱
figure（5）;
subplot（211）;plot（t,kk1）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf2））;xlabel（'f'）;title（'解调方波幅度频谱'）;%频谱波形
Xf3=dt*fftshift（fft（kk2））;%频谱
figure（6）;
subplot（211）;plot（t,kk2）;xlabel（'t'）;title（'时间波形'）;%时间波形
subplot（212）;plot（f,abs（Xf3））;xlabel（'f'）;title（'解调三角波幅度频谱'）;%频谱波形
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