基于MATLAB的模拟调制系统仿真工程管理Word格式.docx
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随着信息化时代的到来，调制解调技术成为当今社会极其重要的学科和技术领域，广泛应用于通信、信号处理等多个领域。
在调制解调系统中担当者主角地位的应当归属调制解调器啦，数字通信技术中没有调制解调器是万万不可以的，这使得调制解调器大面积投入到大中小型工厂和个人研究所中。
关键词：
MATLAB；
模拟调制；
仿真；
Simulink
Abstract
Withthedevelopmentoftime,communicationtechnologyhasbeengreatlyimproved.Wecanmodulatethesignalweneedthroughsimulationtoaveryimportanttechnologythatcantransmitonthechannel.Amplitudemodulationandanglemodulationareoftenusedasimportantmethods.Whenweuseamplitudemodulation,wewilltakethemethodsofamplitudemodulation,bilateralbandandunilateralbandasourprimaryresearchobject.Wewillexplainanddiscusstheirprinciples.Whenwedoangularmodulationanalysis,weoftenusefrequencymodulationandtonetostudyanddiscuss,elaboratethemodulationprincipleweknow,andthencarryoutanalogmodulationresearch.
WecanuseasoftwarecalledMATLAB,whichhasatoolboxcalledSimulinkbelow.Thistoolboxcanhelpustocarryoutanalogmodulationresearchandanalysis.Afteraseriesofworkresearch,wewillgettheconclusionoffrequencydomainortimedomainsimulation.Wewillclearlygettheadvantagesanddisadvantagesofallmodulationmethods,whichoneisbetterandwhichoneisinsufficient.Wewillhaveamorecomprehensivegraspofsomeimportantaspectsofanalogmodulationsystem.Afterunderstandingeachmodulationmethod,wewillusethemodulationmethodwewanttouse,butnot.Thesamemodulationmethodoftenhasdifferentsystemfunctions.Thetransmitterofcommunicationsystemusuallyneedsamodulationprocess.Inordertomovethespectrumofthemodulatedsignaltothedesiredpositionandconvertthespectrumofthemodulatedsignalintoamodulatedsignalsuitableforchanneltransmissionorconvenientforchannelmultiplexing,itisnecessaryforthereceivertocarryoutthedemodulationprocessinordertorecovertheoriginalusefulsignal.Modemschemesusuallydeterminetheperformanceofcommunicationsystems.Withtheadventoftheinformationage,modemtechnologyhasbecomeanextremelyimportantsubjectandtechnicalfieldintoday'
ssociety,whichiswidelyusedincommunication,signalprocessingandotherfields.Inthemodemsystem,theleadingroleshouldbelongtothemodem.Itisabsolutelyimpossiblewithoutthemodemindigitalcommunicationtechnology,whichmakesthemodeminvestinlargeandmedium-sizedfactoriesandpersonalresearchinstitutes.
Keywords:
Analogmodulation;
simulation;
Simulink
第1章绪论
1.1引言
通信技术经过长时间的漫长发展，模拟仍旧是一个非常重要的学科技术重点，往往我们可以通俗的来说，调制可以分为模拟调制和数字调制两种重要的方法，在进行模拟调制的时候，调制信号往往是不间断的的信号，而在数字调制中往往是间断的离散信号，调制在通信系统中扮演的角色非常高，因此它是非常重要的，我们调制完成后，可以将这个频谱搬到另一个频谱上，令我们开心的是还可以把调制信号的光谱挪到我们想要的位置上，这样我们就把信号调制到相应的信道上来传输，不会发生传输不合适的情况，在有些时候适当的变换一下信道复用往往可以起到意想不到的结果，大大提高了系统的稳定性，效益也是非常显著的，发挥的作用和影响超乎想象。
我的这次毕业设计的中心是基于模拟通信系统中基本的原理进行模拟，再结合软件MATLAB研究一下模拟调制系统的情况，充分利用MATLAB模块和Simulink工具箱，仔细研究一下模拟出来的情况，从而我就可以更深一步了解到通信原理中的关于模拟调制系统方面的知识，接下来我们以DSB-AM调幅、普通AM调制、SSB-AM和残留边带幅度调制，作为我们本次毕业设计的研究对象，查阅相关书籍知识、上网或者请教老师同学，弄明白调制解调原理，再结合相关软件仿真模拟，得出不同的调制方法，比较一下他们的好坏从而进行供我们以后的选择使用，因此研究意义比较地重要。
1.2研究背景
数年以来，调制在通信中的地位不可撼动，无物与之匹敌，就比如说，当我们用无线电传输什么东西的时候吧，天线会把我们的信号发射出去，这种情况下信号应当是电磁波,既然辐射出去的信号是电磁波，那我们就得大大的提高其效率，我们建造的天线长短，会和发射的信号来对比一下，这个环节是必须要有的，而往往低于基带信号中含有的频率分量的波长会很长很长，所以造成的后果是天线也非常非常地长，这在现实中是不可能行的通的,我们举一个非常简单的例子，假如说天线的长度是
的话，公式中的
指的是波长，我们想一个情况3000Hz的目的信号，不调制，直接把他发射出去的话，大幺么地计算了一下，应该得用到25km左右长度的天线。
这在现实的实际情况中可能吗？
非常简单的得出这根本不存在的，所以我们得用到调制技术，把我们需要的信号调制到频率非常非常高的载波上，他们的信道一致从而进行传输，大大提高了传输能力，从而我们可以使用功率相对小的发射器发射出一段电磁波,就像在GSM（注册商标）结构中，900MHz的频带在移动通信的时候，不需要几千米的天线，仅仅8cm的天线就足矣，是不是非常神奇？
所以调制是非常重要的，我们都应该重视起来。
当我们传输信号的时候为了调高信道的利用率，我们可以把多个信号调到一个信道上，只是每个信号的频率不一样，这样可以大大提高传输速度，毕竟一条道上传输一个和一条道上传输多个效率是不一样的。
我们也可以通过加大信号的带宽，从而使系统更加的稳定，能力稳步提高，兼容性方面也更加完美。
所以我们可以得出结论，调制真的对一个系统的性能起着无可厚非的作用，影响意义之深远，作用之强大，不同的调制方式往往决定系统不一样的性能。
1.3
关键技术
1.3.1调制
调制在通信系统中的功能非常强大，其影响也比较深远，所以说地位也非常高。
调制，简单来说，就是调一下信号，调完之后更加贴切信道的传输利用的一种过程。
而我们通常来说调制可以划分为基带和通带调制两种调制方式，他还有另一种称谓叫做载波调制。
而我们在日常生活中所说的调制基本上都是说的载波调制，根据字面意思，载波调制，无非就是控制载波进行调制的一种方式，我们可以参照调制信号的特征，来控制载波的参数进行调制，那什么是调制信号呢？
调制信号就是我们原有的信号，把原有的信号放到载波上，也叫作基带信号，他们没有限制，可能是模拟信号，当然也有可能是数字信号，这是没有规定的。
一个震荡的周期信号，没有经过任何调制，我们把它拿来用来当做载波，正余弦无所谓，没有硬性要求，我们把调制后的载波信号叫做调制信号，它含有调制信号的全部特点信息。
1.3.2解调
解调,就和调制不一样啦，很明显，他是一个逆过程，把接收到的调制好的信号解调出原有的样子，解调出原有的基带信号的调制相反过程。
通常来说解调方法有两种，分别叫做相干解调还有非相干解调两种方法。
通常我们把相干解调这种解调方法也叫同步检波。
其实说起来解调和调制他们是非常相似，没有本质上的区别，讲的都是搬移频谱，调到另一个地方。
我们在进行想干解调的时候，为了得到我们想要的调制信号，在接受的时候，接收端要有严格相同的本地载波，也就是说，本地的载波的频率和相位都应该相同的，当我们收到相同的频率和相位的信号时，与其相乘，再使用低通滤波器，与其相乘。
我们可以使用高频分量，对信号进行滤波，这样下来，我们就可以得到我们想要的信号。
我们来说一下相干解调器，他的功能非常强大，线性的调制信号都可以用它进行解调。
DSB和SSB都会对载波的调制信号有所抵抗，这是由于包络线路表达调制信号的时候不是很直白，所以不能用简单的包络线检波解调，但是当插入强载波以接近AM信号时，DSB和SSB均可通过包络波检测器恢复调制信号。
为了保证检波质量，所插入的载波的幅度应当远大于信号的幅度，并且所插入的载波需要具有与调制载波相同的频率。
1.4
研究目的及意义
经过长时间的发展，通信技术也有所提高，我们可以使用MATLAB这个软件，这个软件中有图形描绘、系统模拟等强大的功能，此功能已经应用到教育事业中，可以把我们觉得非常抽象的概念、理解不透的原理进行绘声绘色的演示，便于我们理解和接纳他，为了学好通信技术这门专业课，我们必须了解通信原理相关概念，这门课大家不得不学，对我们所有的学生来说不可或缺，他在通信工程专业的课程体系系统中占着举足轻重的地位，模拟通信技术是近年来刚发展起步的一种不是很成熟的一门技术，所以我们可以研究他和其他领域的技术互通，所以他的前景是不容小觑的，及时开展影响人类未来生活的尖端科技研究，会惠及到我们整个民族乃至全人类，也可以对经济水平、生活生产提高具有巨大很大的潜力，在通信系统中，我们需要调制不同的源生信息，其目的是把生成的有用信息更加方便有利地在信道上进行传输，我们为啥要进行调制？
那是因为我们把消息转换成原始信号的同时，他们的频谱分量会非常低，我们不可能直接传输该信号的，所以我们要进行一系列工作。
我们第一项工作是：
把发送侧一端的信号进行调制。
调制技术还有好多我们想象不到的优点，比如说可以利用该技术进行噪声的改进，降低一下其噪声程度，我们可以用一个信道传输多条消息，最大化利用信道。
在19世纪末20世纪初，模拟调制技术得到很广泛的应用，可以应用到诸多领域，我们这里简单说说应用到的地方：
军事上交流沟通，利用短波的互通信息，我们可以用微波来进行转播，移动通信的模拟，对电台的模拟，还有对振幅调制广播的模拟等领域，现在就通信的发展趋势来说，大方向是朝着数字化发展的，但是再怎么发展，模拟技术还是会存在的，不会被完全取代，另一方面来说，模拟技术作为通信理论的重中之重，我们还是要重点掌握的。
1.5
本文工作及内容安排
本文在分析现有研究结果的基础上，首先简单地描述了振幅调制、双边带调制、单边波段调制和解调原理，简单地分析了各调制方式的波形特征。
其次，介绍基于Simulink的设计的想法和方案，最后详细分析其模拟结果，比较各调制方式的优点和缺点。
本文的内容安排如下：
第一章简单的讲解了一毕设背景，相关技术，本论文的研究对象以及意义，说明了概述了本论文的主要工作；
第二章介绍了MATLAB，包括什么是MATLAB，以及MATLAB的发展和MATLAB的应用，MATLAB的特点还有教程并举了一个简单例子，MATLAB的特点和用途；
第三章说了一下模拟调制系，讲解了一下各类调制，还有其中的原理和表达方法，研究了一下每个波的不同特点；
第四章带我们走进Simulink工具箱，告诉我们怎么使用，然后使用这个软件对AM、DSB、SSB、VSB信号用实例研究，得到相应的频谱图，研究后得到结论，得出不同的调制方式，他们有什么优点、不足的地方；
第五章给出了AM调制代码的含义并进行了总结，在这次毕业设计中的收获和不足。
第2章MATLAB简介
2.1什么是MATLAB：
MATLAB英文的全称叫做MatrixLaboratory，解释过来大概就是矩阵实验室，1980年，有一位叫CleverMoler的博士，在美国的一个实验室里开发研究的，当初他也没想太多，目的很简单，就是为了克服“线性代数”这门课程中矩阵运算中遇到的种种问题，发明创造了MATLAB。
2.2MATLAB发展：
（1）二十世纪八十年代，在一个春季里,CleveMoler博士来到了Standford大学，进行了一场热情澎湃的演讲,演讲完之后，JohnLittle对MATLAB感起了兴趣，发现MATLAB非常重要，在以后的未来中肯定占据重要地位，接下来的时间里，JohnLittle找到了志同道合的伙伴CleveMoler和SteveBangert，他们一起工作努力,攻克难关，迎难而上，终于苍天不负有心人啊，他们使用C语言开发研究出来了第二代专业版本。
（2）二十世纪八十年代，他们经过商量，CleveMoler和JohnLittle一起开了一家公司，名字叫做MathWorks。
经过一段时间，他们越做越大，决定把MATLAB市场化，但是他们并没有停止对MATLAB的探索，继续研究开发软件。
（3）时间到了20世纪90年代，MATLAB已经得到了相当完善，在全球控制软件中，首当屈指，成为大家心目中公认的标准软件，应用领域及其广泛。
2.3主要版本
1997年，首先开发出MATLA5.0这个版本，后来又陆续的开发研究出5.1和5.2版本；
在1999年春天，又开发出了比较厉害的5.3版本，可以进行32位算数运算，5.3版本的功能比以往的更加强大，数值计算速度也是飞起，他的数据种类和结构模型也比较全面，种类繁多。
使用者用起来也方便，图像处理更加完美，资源更加丰富、搜索提供的也比较多，学者也可以使用它加以开发利用。
所以5.3这个版本，应用的还是非常广泛的。
在2001年的时候，研发出了MATLA6.0版本，到目前为止直MATLAB6.5，他俩使用的都比较多，因为其界面较以前的相比来说改变比较大，用户用以来也舒服。
计算起来的速度那是相当高，比以前的版本快了好多，除此之外，还增添了一个Java接口供用户使用。
2.4MATLAB应用
MATLAB和Mathematica、Maple在数学领域中都占据着重要地位，都是非常重要的教学软件。
他们主要应用在数学等领域，如果用他们进行数值计算的话速度是非常的快，地位名列前茅。
MATLAB的功能那是非常强大，我们可以用它进行算复杂的矩阵。
当我们需要画函数图时，此时就可以用到MATLAB，绘制出来的图既美观又准确。
也可以使用MATLAB进行创建属于自己的用户界面。
更神奇的是其他编程语言的程序也可以和我们对接。
MATLAB其应用的领域也是十分广泛，我们可以再计算领域、控制领域、通信领域、金融行业领域都可以看到他的身影。
2.5MATLAB特点
1）可以帮助用户计算复杂的数值计算，解决编码计算中令人头疼的问题，辅助用户更好的从事相关工作的研究，大大提高了工作效率；
2）MATLAB的图形处理这方面的技术比较强大，当我们处理完后，可以清楚的看到计算结果，编写的程序也可以模拟仿真出图形来，可以说是非常的形象直观，很大程度上帮了一些初学者快速上手学习；
3）MATLAB的用户界面设计的也是非常人性化，语言我们都可以读懂，设计的非常简单，对于刚接触的用户非常容易掌握、理解、上手，这也是大家喜爱他的原因，因此应用领域也就非常广泛；
4）MATLAB下具有好多工具箱，想一些处理信号的，进行通信的。
每个工具箱都有他们特定的功能。
可以供用户选择使用，大大缩短了时间，提高了工作效率。
2.6MATLAB影响意义
MATLAB是MathWorks公司开发的一种程序设计语言，它最初是一个矩阵的编程语言，编程线性代数很简单，这可以在交互会话中执行，并作为批处理操作。
其目的是让学生流利地学习MATLAB语言编程，以简单易用、快速和有效的使学习MATLAB例子。
MATLAB（矩阵实验室）是计算第四代高层次的编程语言和交互式环境数值、可视化和编程。
利用MATLAB可以计算数学中好多的问题，但是大多数情况下，我们用的最多是以下几个方面：
（1）矩阵和阵列处理
（2）2-D和3-D绘图和图形
（3）线性代数
（4）代数方程组
（5）非线性函数
（6）统计
（7）数据分析
（8）微积分和微分方程
（9）数值计算
（10）积分
（11）变换
（12）曲线拟合
（13）各种其它的特殊功能
2.7MATLAB的基本特征
数值计算，可视化和应用程序的开发，这是一个高层次的语言。
同时，提供互相作用的环境，探索，设计，解决问题的反复。
它提供了广泛的线性代数、统计、傅立叶分析、选项、优化、数值积分、解常微分方程式的数学函数库。
。
为创建自定义图形提供内置数据可视化工具。
MATLAB的编程接口给开发工具，提高代码质量、可维护性和性能的最大化。
提供自定义图形接口构筑应用程序的工具。
2.8MATLAB的用途
MATLAB作为涵盖物理、化学、数学和工程流程的计算工具被广泛使用，它在一定范围内的应用，包括：
（1）信号处理和通信
（2）图像和视频处理
（3）控制系统
（4）测试和测量
（5）计算金融
（6）计算生物
第3章模拟调制
3.1什么是模拟调制
3.1.1幅度调制
模拟调制无非就是调幅、调频和调相。
他在一个通信系统中是非常非常重要的。
一般意义上讲，我们通常把调制可以划分为基带调制和载波调制两种调制方式，随着无线通信技术的发达，用到调制的地方也逐渐增多，但是大多数用到的是载波调制。
载波调制还常常广泛的应用到其他领域中。
调制信号往往说的是基带信号，而这些基带信号可以是数字信号，当然也可以是模拟信号。
随着时间的推移，时代的发展，现在调制方式也越来越多。
前面提到，调制信号有好多种，调制信号是模拟信号的我们称之为模拟调制，调制信号是数字信号，我们叫他数字调制，如果载波是连续的，我们称之为模拟脉冲调制。
如果载波是脉冲波，我们称它为数字脉冲调制。
模拟调制中文意思就是模拟调制系统，其基本含义是：
我们一般发射的信号叫做基带信号，如果直接发射，这一过程为基带传输。
但是这样发射往往会有低频率分量，这会造成信号大大衰减，甚至会发生失真，这样我们就不能接收到完整的信号，好多信息内容接受不到，为了解决这一难题，我们必须对基带信号进行调制，减少他们的失真。
转换形式，让基带信号更加符合信道的输送。
调制，就是通过控制基带信号m（t）的载波的某个参数，这个参数可以是幅度、频率或者相位。
基带信号会随着载波的变化而变化，从而控制着基带信号传输。
我们可以选择正弦载波，也可以选择脉冲序列波作为载波。
我们在进行连续波调制的时候，调制好的信号可以用一个公式表示为Sm（t）=A（t）cos[ωt+θ（t）]公式中有振幅A（t）、角频率ω和相位θ（t），每一个符号代表着不同的参数。
在调制的时候，我们就可以通过控制幅度、频率或者相位，来控制基带信号。
减小失真，使基带信号更好的传输。
连续波调制包含以下几种：
幅度调制、频率调制和相位调制三种调制方式。
我们在调制他们的频率或者相位的时候，其实他们发生变化的是他们的相角，所以简单来说我们都可以把他们叫做角度调制。
调制在通信系统的地位非常高，影响意义比较大，不可忽视，他可以通过调制间接的来改变信号的频谱，使是信号达到信道的传输要求，往往可以达到信道复用的更好传输方式。
举个简单的例子，我们同时可以把很多个基带信号调制成不同的频率在同一个信道上来进行传输，充分利用了信道，大大提高了传输速率，实现了频分复用。
不同的调制方式，都会对系统的性能造成一定程度的影响。
其影响或高或低，但大部分都是对系统的性能有利的，促进系统的性能进一步稳定的提高。
振幅调制，顾名思义就是通过调制信号，进而改变载波的振幅，让载波随着调制信号改变而改变的一种调制方式。
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