模拟调制信号调制解调与时频域分析.docx
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模拟调制信号调制解调与时频域分析
简明通信原理实验
报告五
实验5
Matlab实验二模拟调制信号调制解调与时频域分析
一、实验内容：
1、运行样例程序，观察AM、FM信号的时域波形、频谱和解调后的信号波形，对仿真结果进行分析说明。
从频谱图FM信号带宽，并与用卡森公式计算得到的带宽进行比较。
2、设基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt），载波频率为20KHz，修改样例程序，并仿照样例程序编写DSB-SC、SSB调制（上边带或下边带）与解调程序，绘制AM、FM、DSB-SC和SSB（上边带或下边带）信号的时域波形、频谱以及解调后的信号波形，对仿真结果进行分析说明，要求指出SSB信号是上边带还是下边带。
二、实验结果：
样例1
1．1：
AM调制与解调程序
%用Matlab产生一个频率为10Hz、功率为1的余弦信号m（t），设载频为100Hz，载波分量幅度A=2。
closeall;clearall;
dt=0.001;%采样间隔
fm=10;%信号最高频率
fc=100;%载频
T=4;%信号时长
fs=1/dt;%采样频率
t=0:
dt:
T-dt;%时域采样点
mt=sqrt
（2）*cos（2*pi*fm*t）;%调制信号
A=2;
s_am=（A+mt）.*cos（2*pi*fc*t）;%普通调幅信号
B=2*fm;%信号带宽
figure
（1）
subplot（311）
plot（t,s_am）;holdon
plot（t,A+mt,'r--'）;
title（'AM信号及调制信号波形'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）;
[f,sf]=myt2f（s_am,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）
axis（[-2*fc2*fc0max（abs（sf））]）;
title（'AM信号幅度谱'）;
xlabel（'f'）;
%AM解调
rt=s_am.*cos（2*pi*fc*t）;%相干解调
rt=rt-mean（rt）;
[f1,sf1]=myt2f（rt,fs）;
[t0,rt0]=lpf（f1,sf1,B）;
subplot（313）;
plot（t0,rt0）;holdon
plot（t,mt/2,'r--'）;
title（'相干解调后的信号波形与输入信号的比较'）;
xlabel（'t'）;
1．2：
AM调制与解调波形
分析：
AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号（DSB-SC）的频谱加上离散的载波分量。
包络反应了基带信号的变化规律，频谱由载波分量和上下对称的两个边带组成。
样例2：
FM调制与解调
2.1、FM调制与解调程序
%设输入信号为m（t）=cos2*pi*t，载频为10Hz，调频器的压控振荡系数为5Hz/V，载波平均功率为1W，画出该调频信号的波形，求出该调频信号的幅度谱，用鉴频器解调该调频信号，并与输入信号比较；
closeall;clearall;
kf=5;
dt=0.001;%采样间隔
fm=1;%信号最高频率
fc=10;%载频
T=5;%信号时长
fs=1/dt;%采样频率
t=0:
dt:
T-dt;%时域采样点
mt=cos（2*pi*fm*t）;%调制信号
mti=1/2/pi/fm*sin（2*pi*fm*t）;
s_fm=sqrt
（2）*cos（2*pi*fc*t+2*pi*kf*mti）;%调频信号
figure
（1）
subplot（311）
plot（t,s_fm）;holdon
plot（t,mt,'r--'）;
title（'FM信号及其调制信号波形'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）
[f,sf]=myt2f（s_fm,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）
axis（[-25250max（abs（sf））]）;
title（'FM信号幅度谱'）;
xlabel（'f'）;
%FM解调fork=1:
length（s_fm）-1
rt（k）=（s_fm（k+1）-s_fm（k））/dt;
end
rt（length（s_fm））=0;
subplot（313）
plot（t,rt）;holdon
plot（t,sqrt
（2）*2*pi*kf*mt+sqrt
（2）*2*pi*fc,'r--'）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'调频信号微分后包络'）;
2.2、FM调制与解调波形
分析：
调制信号波形过零点的密度与m（t）成正比，幅度保持不变。
3、基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt），载波频率为20KHz。
AM:
closeall;clearall;
dt=0.00001;
fm=1000;
fc=20000;
T=0.04;
fs=1/dt;
t=0:
dt:
T-dt;
mt=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（pi*fm*t）;
A=5;
s_am=（A+mt）.*cos（2*pi*fc*t）;
B=2*fm;
figure
（1）;
subplot（311）
plot（t,s_am）;holdon
plot（t,A+mt,'r--'）;
title（'AMÐźż°µ÷ÖÆÐźŲ¨ÐÎ'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）
[f,sf]=myt2f（s_am,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）;
axis（[-2*fc2*fc0max（abs（sf））]）;
title（'AMÐźŷù¶ÈÆ×'）;
xlabel（'f'）;
rt=s_am.*cos（2*pi*fc*t）;
rt=rt-mean（rt）;
[f1,sf1]=myt2f（rt,fs）;
[t0,rt0]=lpf（f1,sf1,B）;
subplot（313）;
plot（t0,rt0）;holdon
plot（t,mt/2,'r--'）;
title（'Ïà¸É½âµ÷ºóµÄÐźŲ¨ÐÎÓëÊäÈëÐźŵıȽÏ'）;
xlabel（'t'）;
DSB-SC:
closeall;clearall;
dt=0.00001;
fm=1000;
fc=20000;
T=0.04;
fs=1/dt;
t=0:
dt:
T-dt;
mt=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（pi*fm*t）;
A=5;
s_am=A*mt.*cos（2*pi*fc*t）;
B=2*fm;
figure
（1）;
subplot（311）
plot（t,s_am）;holdon
plot（t,A+mt,'r--'）;
title（'AMÐźż°µ÷ÖÆÐźŲ¨ÐÎ'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）
[f,sf]=myt2f（s_am,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）;
axis（[-2*fc2*fc0max（abs（sf））]）;
title（'AMÐźŷù¶ÈÆ×'）;
xlabel（'f'）;
rt=s_am.*cos（2*pi*fc*t）;
rt=rt-mean（rt）;
[f1,sf1]=myt2f（rt,fs）;
[t0,rt0]=lpf（f1,sf1,B）;
subplot（313）;
plot（t0,rt0）;holdon
plot（t,mt/2,'r--'）;
title（'Ïà¸É½âµ÷ºóµÄÐźŲ¨ÐÎÓëÊäÈëÐźŵıȽÏ'）;
xlabel（'t'）;
DSB信号的包络不再与基带信号形状相同，频谱中不再有载波分量带宽与AM相同，为基带信号2倍。
SSB（下边带）
closeall;clearall;
dt=0.00001;
fm=1000;
fc=20000;
T=0.04;
fs=1/dt;
t=0:
dt:
T-dt;
Lt=length（t）;
mt=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（pi*fm*t）;
%A=5;
c1=cos（2*pi*fc*t）;
c2=sin（2*pi*fc*t）;
s_am=mt（1:
Lt）.*c1（1:
Lt）+imag（hilbert（mt（1:
Lt）））.*c2（1:
Lt）;
B=fm;
figure
（1）;
subplot（311）
plot（t,s_am）;holdon
plot（t,mt,'r--'）;
title（'AMÐźż°µ÷ÖÆÐźŲ¨ÐÎ'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）
[f,sf]=myt2f（s_am,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）;
axis（[-2*fc2*fc0max（abs（sf））]）;
title（'AMÐźŷù¶ÈÆ×'）;
xlabel（'f'）;
rt=s_am.*cos（2*pi*fc*t）;
rt=rt-mean（rt）;
[f1,sf1]=myt2f（rt,fs）;
[t0,rt0]=lpf（f1,sf1,B）;
subplot（313）;
plot（t0,rt0）;holdon
plot（t,mt/2,'r--'）;
title（'Ïà¸É½âµ÷ºóµÄÐźŲ¨ÐÎÓëÊäÈëÐźŵıȽÏ'）;
xlabel（'t'）;
SSB带宽仅为AM一半，只有上边带或下边带。
FM:
closeall;clearall;
kf=5;
dt=0.000001;
fm=1000;
fc=20000;
T=0.01;
fs=1/dt;
t=0:
dt:
T-dt;
mt=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（pi*fm*t）;
mti=-1/2/pi/fm*cos（2*pi*fm*t）+2/pi/fm*sin（pi*fm*t）;
s_fm=sqrt
（2）*cos（2*pi*fc*t+2*pi*kf*mti）;
figure
（1）
subplot（311）
plot（t,s_fm）;holdon
plot（t,mt,'r--'）;
title（'FMÐźż°Æäµ÷ÖÆÐźŲ¨ÐÎ'）;
xlabel（'t'）;
subplot（312）
[f,sf]=myt2f（s_fm,fs）;
plot（f,abs（sf）,'r-'）
%axis（[-25250max（abs（sf））]）;
title（'FMÐźŷù¶ÈÆ×'）;
xlabel（'f'）;
fork=1:
length（s_fm）-1
rt（k）=（s_fm（k+1）-s_fm（k））/dt;
end
rt（length（s_fm））=0;
subplot（313）
plot（t,rt）;holdon
plot（t,sqrt
（2）*2*pi*kf*mt+sqrt
（2）*2*pi*fc,'r--'）;
%axis（[00.01-150000150000]）;
xlabel（'t'）;
xlabel（'µ÷ƵÐźÅ΢·Öºó°üÂç'）;
分析：
经过对各参数的调整，基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt），载波频率为20KHz，实验得到的波形不是很理想。
可以发现，当把fm和fc同时缩小1000倍就可以得到比较好的波形。
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