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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