AM调制与相干解调.docx

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AM调制与相干解调

2路FDM的AM调制与相干解调系统仿真

学生姓名：

赵伯政指导教师：

黄红兵

摘要本课程设计主要利用MARLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个2路FDM的AM调制与相干解调通信系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据现实结果分析所设计的系统性能。

经过调制，初步实现了设计目标，并经过适当的完善后，实验成功。

关键词：

Simulink；仿真；FDM；AM调制；相干解调

1引言

本课程设计是在MATLAB集成环境下，设计一个2路FDM的AM调制与相干解调通信系统，并在Simulink平台上仿真，并把运行仿真结果输入显示器，拿解调输出的波形与基带信号进行比较，根据现实结果分析所设计的系统性能。

MATLAB是一种可交互式使用又能解释执行的计算机编程语言，利用简单的命令，能快速完成其他高级语言只有通过复杂编程才能实现的数值运算和图形现实。

Simulink是建立在MATLAB基础上的动态系统仿真工具。

利用MATLAB工具箱可以快速完成各类数值计算、符号计算和数据可视化等任务，可以解决有关线性代数、矩阵分析、微积分、微分方程、信号与系统、信号分析与处理、系统控制等领域的问题;利用Simulink机器模块库，则能够方便的穿件各种动态系统的模型并进行仿真，可以用来仿真线性系统、非线性系统、连续系统、离散系统、连续和离散的混合系统、多速率采样系统以及单任务或多任务的离散事件驱动系统。

通Simulink，用户可以快速的构建和运行仿真模型，根据仿真结果分析系统性能，并且从中分离出影响系统的性能的关键因素，找出最优的系统配置方案。

1.1课程设计目的

设计一个2路FDM的AM调制与相干解调系统，分别在理想信道和非理想信道中运行，并把运行结果输入显示器，根据现实结果分析所设计的系统性能。

1.2课程设计的步骤

2基本原理

频分多路复用（Frequency-divisionmultiplexing，FDM），是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。

FDM常用于模拟传输的宽带网络中。

在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。

如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。

在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。

图2.1频分多路复用系统组成图

幅度调制（AM）是用调制信号去控制高频整选拨的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。

嘟嘟调制器的一般模拟如图：

图2.2AM调制模型

AM调制的时域表示式为：

AM调制的频域表达式为：

图2.3AM信号的波形和频谱

相干解调：

相干解调也叫同步检波。

解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。

调制是把基带信号的频谱搬到了载频的位置，，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。

解调则是调制的逆过程，即把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。

图2.4AM信号相干解调模型

3仿真系统设计

3.1构建AM的调制框图

按照设计的各项要求，以及AM信号的调制原理，在仿真模型窗口选择合适的器件并在模块中画出AM调制的电路级框图。

框图及各项参数设置如下：

图3.1.1AM调制线路框图

将电路图连好后，依次对各模块和器件进行相应的参数配置。

进行AM调制时，根据实际要求分别要对基带信号，直流信号，载波信号，基带信号的功率谱密度与调制信号的功率谱密度参数进行设置。

图3.1.2基带信号参数设置

图3.1.3直流信号参数设置

图3.1.4载波信号的参数设置

图4.1AM调制波形图

上图中,第一路为基带信号，第二路为载波信号，第三路为AM调制信号。

从图中可以看出AM信号的包络与基带信号形状完全一致，调制后的波形符合理论上调制的波形，所以调制电路设计成功。

3.2构建2路FDM的AM的调制和相干解调的框图框图

按照设计的各项要求，以及AM信号的调制原理，在仿真模型窗口选择合适的器件并在模块中画出2路fdm的AM调制和相干解调的电路级框图。

框图及各项参数设置如下：

图3.2.2AM调制线路一的基带信号

图3.2.3AM调制输入一载波信号参数设置

图3.2.4输入一带通滤波器参数设置

图3.2.5输入一低通滤波器参数设置

基带信号的角频率设置为pi，载波信号为30*pi，所以中心频率为30*pi,带通滤波器的需要让调制信号通过，所以将最低截止频率设置为25*pi，最高截止频率设置为35*pi，而低通滤波器只需让基带信号通过，故将低通频率设置为4pi。

把滤波器的级数为4，使滤波器精确度降低，避免输出波形因误差而出错。

图4.2路FDM的AM调制和相干解调线路一波形图

上图为2路FDM的AM调制的第一路信号波形图我们这里以第一路为例，第一路为2路FDM的AM信号经过相干解调后的结果，第二路为AM调制后的结果，第三路为基带信号波形图。

经过相干解调后可以看出解调图形与基带信号图形基本相同，只有因系统误差短暂的延时，故解调成功。

3.3构建高斯和瑞利白噪声的2路FDM的AM的调制和相干解调的框图框图

按照设计的各项要求，以及AM信号的调制原理，在仿真模型窗口选择合适的器件并在模块中画出加高斯白噪声的2路fdm的AM调制和相干解调的电路级框图。

框图及各项参数设置如下：

图3.3.1加入高斯噪声的线路框图

图3.3.2高斯噪声的参数设置

图4.3高斯噪声影响下的分布波形图1

这是方差为1均值为0的高斯噪声对AM调制相干解调影响的波形图。

从解调输出端的波形看看出，信号经过信道传输和噪声的影响，解调后出现了衰减和误差。

图4.2高斯噪声影响下的分布波形图1

这是方差为1均值为100的高斯噪声对AM调制相干解调影响的波形图，误差更加明显，比较可知高斯白带噪声的功率越大，对解调输出的影响就越明显。

4仿真电路分析与总结

接下来就是对构建的系统进行仿真，运行完成后可以通过示波器和功率谱模块观察调制和解调结果，在理想信道时调制波形图如下图：

4.1基带信号频谱图

4.2AM调制后频谱图

4.3相干解调频谱图

从频谱图可以看出解调发生了延时，基带信号频谱基本相同，解调成功。

4.4受到噪声影响解调频谱图

将图4.4与图4.3进行比较，发现解调频谱受到了损坏，这说明噪声会影响解调的效率，在实际工作中应该尽量减少噪声的影响使解调达到最大效率。

5遇到的问题及解决办法

由于是第一次接触simulink人文件，对其不是很了解，开始操作很生疏，库里的文件又全是英文，感觉不是很上手。

但是通过老师的帮助，我与其他同学的交流，上网搜集资料。

掌握了simulink的使用方法。

在低通滤波器，带通滤波器的参数设置时遇到困难，导致波形图不是很美观，在老师的帮助下成功实现了参数的设置

结束语

经过2个星期的课程设计，我顺利完成了老师布置给我的任务。

这是我第一次进行课程设计，在这次设计中，用到了MATLAB中的simulink软件，开始使用时感觉很生疏，什么都不懂，只能一点一点去摸索，但是通过上网搜集资料，和其他相似课题的同学交流经验，分析相关的课程设计后。

开始逐渐了解课程设计的步骤方法，也开始在摸索中学会了simulink的使用方法。

在设置参数时，由于比较生疏，波形图不是很美观，通过与指导老师沟通学会了参数的设置方法，感谢老师的悉心教诲。

经过这次的课程设计，让我又一次复习了专业课通信原理中的知识。

掌握了simulink的使用方法。

收获颇深，感谢老师给我们的这次课程设计的机会。

感谢在设计中帮助我的同学老师。

今后我会更加努力越做越好。

参考文献

[1]动态系统仿真工具Matlab／Simulink简介.维库电子市场

[2]达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：

北京北京邮电大学出版社，2003

[3]樊昌信，曹丽娜.通信原理.国防工业出版社，2008年

[4]孙屹，李妍.MATLAB通信仿真开发手册.国防工业出版社，2005年1月