Simulink实验报告.docx

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Simulink实验报告

实验一：

AM信号的调制与解调

实验目的：

1.了解模拟通信系统的仿真原理。

2.AM信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

1.调制原理：

AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。

AM信号的时域和频域的表达式分别为:

式（4-1）

式（4-2）

在式中，

为外加的直流分量；

可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即

。

其频谱是DSBSC-AM信号的频谱加上离散大载波的频谱。

2.解调原理：

AM信号的解调是把接收到的已调信号

还原为调制信号

。

AM信号的解调方法有两种：

相干解调和包络检波解调。

AM相干解调原理框图如图。

相干解调（同步解调）：

利用相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。

如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

相干载波的提取：

（1）导频法：

在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；

（2）不需导频的方法：

平方环法、COSTAS环法。

AM信号波形的包络与输入基带信号

成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。

包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成：

（1）整流：

只保留信号中幅度大于0的部分。

（2）低通滤波器：

过滤出基带信号；（3）隔直流电容：

过滤掉直流分量。

实验内容：

1.AM相干解调框图。

信源参数参数：

幅度1频率10rad/s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.01

2.AM包络检波解调框图。

信源参数：

幅度1频率10rad/s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.01

全波整流器参数参数：

下限0上限inf

实验现象及结果：

1.1AM相干解调波形

上：

解调波形下：

信源波形

1.2.AM在调制过程中的调制波形

上：

调制波形下：

信源波形

1.3AM包络检波解调波形

上：

解调波形下：

信源波形

实验二：

DSB信号的调制解调

实验目的：

1.了解模拟通信系统的仿真原理。

2.DSB信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

1.调制原理：

在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（

＝1），调制信号

中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。

每当信源信号极性发生变化时，调制信号的相位都会发生一次突变π。

式（4-3）

调制的目的就是进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。

DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，频域上就是卷积，表示式为：

2.解调原理：

DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，利用恢复的载波与信号相乘，将频谱搬移到基带，还原出原基带信号

（1）当恢复载波与原载波频率不完全一样时，解调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积；

（2）若恢复载波与原载波频率相同，而相位不同时，输出信号达不到最大值。

实验内容：

1.DSB相干解调框图。

信源参数参数：

幅度1频率10rad/s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.01

实验现象及结果:

1.1DSB相干解调波形

上：

解调波形下：

信源波形

1.2

DSB在调制过程中的调制波形

上：

调制波形下：

信源波形

实验三：

SSB信号的调制与解调

实验目的：

1.了解模拟通信系统的仿真原理。

2.SSB信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

1.调制原理：

对于DSB信号上下两个边带携带着相同的信息，造成频率资源的浪费，解决方法：

只要一个边带即可，出现了SSB信号。

1.1产生SSB信号最直观方法的是，将

设计成具有理想高通特性

或理想低通特性

的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。

产生上边带信号时

即为

，产生下边带信号时

即为

频域表达式为：

1.2相移法SSB调制的原理框图

解调原理：

SSB只能进行相干解调。

具有离散大载波的SSBAM信号的非相干解调：

当离散大载波的幅度远大于信号幅度时，可以使用包络检波进行解调

实验内容：

1.1滤波法USB框图

1.2滤波法LSB框图

信源参数参数：

幅度1频率10rad/s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

USB的BPF参数：

下限频率100rad/s上限频率110rad/s

LSB的BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率100rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.01

实验现象及结果：

1.1SSB滤波法上边带解调波形

上：

解调波形下：

信源波形

1.2SSB滤波法下边带解调波形

上：

解调波形下：

信源波形

1.3SSB在调制过程中的调制波形

上：

调制波形下：

信源波形

从波形图可以看出，不论是AM、SSB、DSB，由于系统模型经历多个模块，会造成一定的时延。

解调过后的信号波形不仅有相位的延迟，而且在幅度上也低于信源波形。

AM解调时，应注意滤除直流分量，AM相干解调减去的直流分量与计算结果相符，然而AM包络检波需要减去一个工程值，这个数值并非计算所能得出，需要进行仿真尝试得出。

实验四：

ASK信号的调制与解调

实验目的：

1.了解数字通信系统的仿真原理。

2.ASK信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

调制原理：

数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即ASK。

OOK就是用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭，实现非常简单，抗噪声性能不好。

ASK有两种实现方法：

1.乘法器实现法2.键控法。

乘法器实现法的输入是随机信息序列，经过基带信号形成器，产生波形序列，乘法器用来进行频谱搬移，相乘后的信号通过带通滤波器滤除高频谐波和低频干扰。

键控法是产生ASK信号的另一种方法。

二元制ASK又称为通断控制（OOK）。

最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。

解调原理：

ASK的解调有两种方法：

1.包络检波法2.相干解调。

同步解调也称相干解调,信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰，乘法器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。

低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。

由于AM信号波形的包络与输入基带信号

成正比，故也可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。

包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。

相干解调框图和包络检波框图分别如图：

实验内容：

1.1ASK模拟相乘法、相干解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0.25

1.2ASK模拟相乘法、包络检波解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0.25

全波整流器参数：

下限0上限inf

1.3ASK键控法、包络检波解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0.25

键控器参数：

门限1U2≥门限

全波整流器参数：

下限0上限inf

实验现象及结果：

1.1ASK模拟相乘法调制相干解调波形

上：

信源波形下：

解调信号波形

2.1ASK模拟相乘法调制包络检波法解调波形

上：

信源波形下：

解调信号波形

2.2ASK键控法调制相干解调波形

上：

信源波形下：

解调信号波形

2.3ASK键控法调制包络检波法解调波形

上：

信源波形下：

解调信号波形

2.4ASK在调制过程中调制信号波形与信源波形

上：

信源波形下：

调制信号波形

实验五：

FSK信号的调制与解调

实验目的：

1.了解数字通信系统的仿真原理。

2.FSK信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

调制原理：

2FSK信号的产生通常有两种方式：

（1）频率选择法；

（2）载波调频法。

由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（0→1或1→0）时刻，2FSK信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。

载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终时连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽内。

在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如图

解调原理：

FSK信号的解调方法很多，我们主要讨论1.非相干解调2.相干解调。

非相干解调框图如图4-12：

相干解调框图如图4-13：

实验内容：

1.1FSK模拟相乘法、相干解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波1参数：

幅度1频率100rad/s

载波2参数：

幅度1频率20rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF1参数：

下限频率95rad/s上限频率105rad/s

BPF2参数：

下限频率15rad/s上限频率25rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0.25

比较器参数：

关系操作＞

1.2FSK模拟相乘法、包络检波解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波1参数：

幅度1频率100rad/s

载波2参数：

幅度1频率20rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF1参数：

下限频率95rad/s上限频率105rad/s

BPF2参数：

下限频率15rad/s上限频率25rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0.25

比较器参数：

关系操作＞

全波整流器参数：

下限0上限inf

1.3FSK键控法、相干解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波1参数：

幅度1频率100rad/s

载波2参数：

幅度1频率20rad/s

键控器参数：

门限1U2≥门限

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF1参数：

下限频率95rad/s上限频率105rad/s

BPF2参数：

下限频率15rad/s上限频率25rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

比较器参数：

关系操作＞

1.4FSK键控法、包络检波解调框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波1参数：

幅度1频率100rad/s

载波2参数：

幅度1频率20rad/s

键控器参数：

门限1U2≥门限

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF1参数：

下限频率95rad/s上限频率105rad/s

BPF2参数：

下限频率15rad/s上限频率25rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

比较器参数：

关系操作＞

全波整流器参数：

下限0上限inf

实验现象及结果：

1FSK模拟相乘法调制相干解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

2FSK模拟相乘法调制包络检波法解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

3FSK键控法调制相干解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

.4FSK键控法调制包络检波法解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

.5FSK在调制过程中调制信号波形与信源波形

上：

信源波形下：

调制信号波形

实验六：

PSK信号的调制与解调

实验目的：

1.了解数字通信系统的仿真原理。

2.PSK信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

调制原理：

相移键控是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。

移相键控分为绝对移相和相对移相两种。

以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。

以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180°。

PSK的调制有两种方法：

1.模拟调制法2.键控法。

模拟调制法框图如图4-14：

PSK解调：

PSK信号的解调通常采用相干解调法，相干解调的关键在于如何得到与PSK信号同频同相的相干载波。

PSK信号解调时存在“相位模糊”现象。

为了解决相位模糊的问题，出现了DPSK。

相干解调框图如图4-15：

DPSK调制

为了解决PSK信号的“相位模糊”现象，我们采用差分相移键控。

DPSK是利用前后相邻码元的载波相对变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。

假设△φ为当前码元与前一码元的载波相位差，可定义一种数字信息与△φ之间的关系

也可定义为：

也就是说，2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元相对相位差才唯一决定信息符号。

2DPSK调制框图如图4-16：

DPSK解调

DPSK的解调有两种方法：

1.相干解调2.差分相干解调

相干解调框图如图4-17：

其中码反变换的规则为：

式（4-10）

其中，

为差分码，

为差分码的前一码元，

为基带信号。

差分相干解调框图如图4-18：

实验内容：

.1PSK模拟相乘法框图

信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波参数：

幅度1频率100rad/s

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0U2＞门限

2PSK键控法框图

键控器参数：

门限1U2＞门限信源参数：

0码概率0.5采样时间1s

载波1参数：

幅度1频率100rad/s相位0

载波2参数：

幅度1频率100rad/s相位pi

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.001

BPF参数：

下限频率90rad/s上限频率110rad/s

LPF参数：

截止频率10rad/s

判决器参数：

门限0U2＞门限

.3DPSK差分相干解调框图

信源参数：

生成多项式1011001起始状态110001

载波1参数：

幅度1频率40*pi相位pi

载波2参数：

幅度1频率40*pi相位0

键控器参数：

U2≠0

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.1

BPF参数：

下限频率30*pi上限频率50*pi

LPF参数：

截止频率10*pi

时延器参数：

时延0.2

判决器参数：

门限0U2＞门限

4DPSK相干解调框图

信源参数：

生成多项式1011001起始状态110001

载波1参数：

幅度1频率40*pi相位pi

载波2参数：

幅度1频率40*pi相位0

键控器参数：

U2≠0

高斯白噪声参数：

均值0标准差0.1

BPF参数：

下限频率30*pi上限频率50*pi

LPF参数：

截止频率10*pi

时延器参数：

时延0.2

判决器参数：

门限0U2＞门限

实验现象及结果：

.1PSK模拟相乘法调制相干解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

2PSK键控法调制相干解调波形

上：

解调信号波形下：

信源波形

3PSK在调制过程中调制信号波形与信源波形

上：

调制信号波形下：

信源波形

4DPSK差分相干解调波形

上：

信源波形下：

相干解调波形

5DPSK相干解调波形

上：

信源波形下：

相干解调波形