MATLAB仿真常规AM调制论文.docx

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MATLAB仿真常规AM调制论文

课程设计报告

院（部、中心）　

姓名学号　

专业通信工程　班级　

同组人员　

课程名称《通信原理》课程设计　

设计题目名称常规AM方法调制　

起止时间　　2011.6.13——2011.6.17　　　　

成绩　

指导教师签名　

基于MATLAB的AM信号的调制与解调

摘要：

现在的社会越来越发达，科学技术不断的在更新，在信号和模拟电路里面经常要用到调制与解调，而AM的调制与解调是最基本的，也是经常用到的。

用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。

在我们日常生活中用的收音机也是采用了AM调制方式，而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。

本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法。

不同的解调方法在不同的信噪比情况下的解调结果，那种方法更好，作出比较。

要求是进行双音及以上的AM信号的调制与解调。

先从AM的调制研究，研究它的功能及在现实生活中的运用。

其次研究AM的解调，以及一些有关的知识点，以及通过它在通信方面的运用更加深入的了解它。

从单音AM信号的数学模型及调制解调方式出发，得出双音AM信号的数学模型及其调制与解调的框图和调制解调波形。

利用MATLAB编程语言实现对双音AM信号的调制与解调，给出不同信噪比情况下的解调结果对比。

关键词：

AM信号，调制，解调，信噪比，MATLAB

ModulationanddemodulationofAMsignal

basedonMATLAB

Abstract:

Societybecomesmoredevelopednow,scienceandtechnologyintheupdate,inwhichsignalandanalogcircuitsoftenusedinmodulationanddemodulation,andAMmodulationanddemodulationisthemostbasic,isalsofrequentlyused.Toparticipateintheidentificationofsuchartificialmethods,therulingincludessubjectivefactors,willvaryfrompersontoperson,canidentifythetypeofmodulationisverylimited.Automaticmodulationrecognitiontechnologycanbeovercomenotonlytoparticipateinrecognitionofartificialdifficulties,andthecenterfrequencyandbandwidthoftheestimationerror,adjacentchannelcrosstalk,noiseandinterferencefactorssuchasthedeclineofeffectisrelativelyrobust.UsingAMmodulationanddemodulationcircuitwhichcanachievealotoffeatures,creatingalotofusefulandaffordableelectronicproducts,inordertofacilitateourlives.UsedinourdailylivesistheuseofAMradiomodulation,butalsointhefieldofmilitaryandcivilianresearchtopicsareveryimportant.

ThemaincontentofthispaperistounderstandthemathematicalmodeloftheAMsignalandthemodulationandthedemodulationmethod.Demodulationdifferentmethodsindifferentcircumstancesofthedemodulationsignaltonoiseratiotheresultsofmethodsthatbetter,tomakethecomparison.RequirementismorethandoublethesoundandtheAMsignalmodulationanddemodulation.AMmodulationfirststudyofitsfunctionandinreallifeuse.AMdemodulationfollowedbyresearch,aswellassomerelatedknowledge,aswellasthroughitsuseofcommunicationsmorein-depthunderstandingofit.AMsignalfromthetoneofthemathematicalmodelandthemodulationanddemodulationmethods,thetwo-toneAMsignaltodrawamathematicalmodelandtheblockdiagramofmodulationanddemodulationandmodulationanddemodulationwaveforms.MATLABprogramminglanguagetousetoachievethetwo-toneAMsignalmodulationanddemodulation,giventhedifferentcircumstancesofthedemodulationsignaltonoiseratiocomparedtheresults.

Keyword:

AMsignal,Modulation,Demodulation,Noiseratiosignal,MATLAB

一．课题要求

1.1课程题目

已知消息信号m（t）定义为：

用常规AM方法调制载波，，假设fc=250Hz，t0=0.15s，调制指数，

（1）导出已调信号的表达式。

（2）求消息信号和已调信号的频谱。

（3）如果该消息信号是周期的，周期为t0，求在已调信号中的功率和调制效率。

（4）如果一个噪声信号加到该消息信号上，使解调器输出端的SNR是10dB，求该噪声信号的功率。

1.2课程设计的目的、意义

随着通信技术的飞速发展，通信系统的结构和功能变得越来越复杂，为了高效地完成各类研发工作，需要借助计算机辅助分析和设计工具。

《通信系统课程设计》为学生提供一个利用计算机仿真技术对通信系统进行分析和研究的学习过程。

通过仿真，学生可以更好地理解理论课程中所涉及到的概念、原理与计算方法。

由于在理论课上必须将复杂性限制在较低的程度，以保证能够进行分析。

在仿真过程中，允许我们方便地改变系统参数，而且通过仿真结果进行交互式和可视化的显示，可以迅速评估这些改变的影响，因此可以学习到更复杂和更实际的系统工作特性。

通过课程设计的实践学习，培养学生的设计能力和解决实际问题的能力。

这次课程设计以仿真形式进行，使学生能够掌握一种基本的仿真软件对通信系统进行仿真。

二．AM信号的原理以及特点

2.1噪声模型

2.1.1噪声的分类

噪声的种类可广义的分为人为噪声、自然噪声和内部噪声；也可以按噪声对线性谱的影响是加性的还是乘性的区分，乘性噪声又称为相关噪声；从信号分布来说，噪声主要可以分为以下几类[4-5]：

（1）单频噪声

单频噪声可视为己调正弦波，但幅度、频率、相位实现不可预知。

其特点为占有极窄的频带，但在频谱上的位置可实测。

（2）脉冲噪声

脉冲噪声表现为时域波形中突然出现的窄脉冲，在时间上表现为无规则的突发的短促噪声。

其特点是脉冲幅度大，持续时间短，相邻脉冲之间的安静时段较长。

从频谱上看，频谱上脉冲噪声有较宽的频谱，但频谱越高，强度越小。

（3）起伏噪声

起伏噪声是研究的重点。

起伏噪声不可避免且普遍存在，是最基本的噪声来源。

集中于调制解调器输入端的噪声通常是起伏噪声的一种变形，即带通型噪声。

在调制信道中，可直接表示为窄带高斯噪声。

相对于窄带高斯噪声，白噪声是非窄带噪声，白噪声是频谱在整个频率内部都是均匀分布的噪声，它在任意两个时刻内的随机变量都是不相关的。

起伏噪声可近似地看作高斯噪声，且在相当宽的频率范围内具有平坦功率谱密度，可近似表述为高斯白噪声。

（4）平稳非平稳噪声

平稳噪声是统计特性不随时间变化的一类噪声，而非平稳噪声指统计特性随时间变化的一类噪声。

应该说，非平稳噪声在实际存在中比平稳噪声更有研究意义。

2.1.2本文噪声模型

通常认为背景噪声模型为具有双边谱密度的高斯随机过程。

以概率随机取个数值中的某个值（代表时刻点）。

若取，，则噪声模型可以简化为谱密度为的平稳加性高斯白噪声。

信道的参数不可能是一直恒定的，它有可能会发生突变，这体现在时间下标上。

但通常认为在考察时间段内，这种突变发生的概率是很小的，即认为信道在考察时间段内是平稳的AWGN信道[3]。

因此本文认为信道中的噪声都是平稳加性高斯白噪声。

图2.1.1给出了高斯白噪声的时域波形及频谱。

图2.1.1高斯白噪声的时域波形及其频谱

从图2.1.1可以看出，高斯白噪声在时域的显著特征是波形比较杂乱，没有任何的规律可言；在频域的显著特征是频谱非常平坦，其功率在整个频带范围内均匀分布。

2.2通用调制模型

从理论上来说，各种信号都可以用正交调制的方法来实现，其时域形式都可以表示为：

（2.2.1）

若调制信号在数字域上实现时要对式（2.2.1）进行数字化：

（2.2.2）

从式（2.2.1）和式（2.2.2）可以看出，调制信号的信息都应该包括在和内。

图2.2.1给出了调制信号的正交调制框图。

本文规定所有调制信号所调制时所用载波的初始相位均为0，在后面的分析中不再另作说明。

图2.2.1调制信号正交调制框图

2.3AM信号的调制原理

2.3.1AM信号数字模型以及特点

AM是指调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。

AM信号的调制原理模型如下[6]：

M（t）为基带信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号，但通常认为它的平均值为0.

载波为

（2.3.1）

上式中，为载波振幅，为载波角频率为载波的初始相位。

2.3.2AM信号的波形和频谱特性

虽然实际模拟基带信号m（t）是随机的，但我们还是从简单入手，先考虑m（t）是确知信号的傅氏频谱，然后在分析m（t）是随机信号时调幅信号的功率谱密度。

可知[7]

（2.3.2）

设m（t）的频谱为M（w），由傅氏变换的理论可得已调信号

（2.3.3）

AM的波形和相应的频谱图如下

图2.3.2AM信号的时域波形及其频谱

可以看出，第一：