实验二连续波MATLAB实现实验报告材料.docx
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实验二连续波MATLAB实现实验报告材料
实验二（1小班）连续波MATLAB实现
姓名：
买提阿布都拉·奥布力喀斯木
学号：
PB12210174
一、实验目的
掌握线性模拟调制信号的波形及产生方法
掌握线性模拟调制信号的频谱特点
掌握线性模拟调制信号的解调方法
掌握线性模拟调制系统的MATLAB仿真实现
二、实验原理
1.AM调制
AM信号的时域表示式：
频谱：
调制器模型如图1所示：
图1AM调制器模型
AM的时域波形和频谱如图2所示：
时域频域
图2AM调制时、频域波形
2.DSB-SC调制
DSB信号的时域表示式
频谱：
DSB的时域波形和频谱如图3所示：
时域频域
图3DSB调制时、频域波形
DSB的相干解调模型如图4所示：
：
图4DSB调制器模型
3.SSB调制
SSB信号的时域表示式
频谱：
分为上边带和下边带，均为双边带的一半。
三、实验内容（任选一）
1.用matlab产生一个频率为1Hz，振幅为1的余弦信源，设载波频率为10Hz，A=2。
AM系统中，当相干解调器输入信噪比为15dB时，系统各点的波形及其频谱，并对调制信号和解调信号进行比较分析。
主程序：
clc;
clearall;
closeall;
A=2;
fc=10;
t0=1;
snr=input（'inputsnr'）;
dt=0.002;
fs=1/dt;
df=0.02;
t=0:
dt:
t0;
Lt=length（t）;
snr_lin=10^（snr/10）;
m=cos（2*pi*t）;
L=2*min（m）;
R=2*max（abs（m））+A;
pause
clf
figure
（1）;
subplot（321）;
plot（t,m（1:
length（t）））;
axis（[0t0-R/2R/2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'调制信号'）;
subplot（322）;
[M,m,df1,f]=T2F（m,dt,df,fs）;
[Bw_eq]=signalband（M,df,t0）;
f_start=fc-Bw_eq;
f_cutoff=fc+Bw_eq;
plot（f,fftshift（abs（M）））;
axis（[-3301.2]）;
xlabel（'f'）;ylabel（'调制信号频谱'）;
pause
subplot（323）;
c=cos（2*pi*fc*t）;
plot（t,c）;
axis（[0t0-1.21.2]）;
xlabel（'t'）;ylabel（'载波信号'）;
subplot（324）
[C,c,df1,f]=T2F（c,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（C）））;
axis（[-202001.2]）;
xlabel（'f'）;ylabel（'载波信号频谱'）;
pause
subplot（325）
u=（A+m（1:
Lt））.*c（1:
Lt）;
plot（t,u）;
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;ylabel（'已调信号'）;
subplot（326）;
[U,u,df1,f]=T2F（u,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（U）））;
axis（[-202001]）;
xlabel（'f'）;ylabel（'已调信号频谱'）;
signal_power=power_x（u（1:
Lt））;
noise_power=（signal_power*fs）/（snr_lin*4*Bw_eq）;
noise_std=sqrt（noise_power）;
noise=noise_std*randn（1,Lt）;
pause
figure
（2）;
subplot（321）;
plot（t,noise）;
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;ylabel（'噪声信号'）;
subplot（322）;
[noisef,noise,df1,f]=T2F（noise,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（noisef）））;
axis（[-151501.2]）;
xlabel（'f'）;ylabel（'噪声信号频谱'）;
pause
sam=u（1:
Lt）+noise（1:
Lt）;
subplot（323）;
plot（t,sam）;
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'信道中的信号'）;
subplot（324）;
[samf,sam,df1,f]=T2F（sam,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（samf）））;
axis（[-202001.2]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'信道中的信号频谱'）;
[H,f]=bp_f（length（sam）,f_start,f_cutoff,df1,fs,1）;
subplot（326）;
plot（f,fftshift（abs（H）））;
axis（[-202001.2]）;
xlabel（'f'）;ylabel（'带通滤波器’）;
pause
DEM=H.*samf;
[dem]=F2T（DEM,fs）;
figure（3）
subplot（321）
plot（t,dem（1:
Lt））
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'理想BPF输出信号'）;
[demf,dem,df1,f]=T2F（dem（1:
Lt）,dt,df,fs）;
subplot（322）
plot（f,fftshift（abs（demf）））;
xlabel（'f'）;
axis（[-202001.2]）;
ylabel（'理想BPF输出频谱'）;
pause
subplot（323）
plot（t,c（1:
Lt））;
axis（[0t0-1.21.2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'本地载波'）;
subplot（324）
[C,c,df1,f]=T2F（c（1:
Lt）,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（C）））;
axis（[-202001.2]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'本地载波频谱'）;
pause
der=dem（1:
Lt）.*c（1:
Lt）;
subplot（325）
plot（t,der）;
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'混频后的信号'）;
subplot（326）
[derf,der,df1,f]=T2F（der,dt,df,fs）;
plot（f,fftshift（abs（derf）））;
axis（[-303001.2]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'混频后的信号频谱'）;
pause
figure（4）
[LPF,f]=lp_f（length（der）,Bw_eq,df1,fs,2）;
subplot（322）
plot（f,fftshift（abs（LPF）））;
xlabel（'f'）;
axis（[-151502]）;
ylabel（'理想LPF'）;
pause
DM=LPF.*derf;
[dm]=F2T（DM,fs）;
subplot（323）
plot（t,dm（1:
Lt））;
axis（[0t0-RR]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'LPF输出信号'）;
[dmf,dm,df1,f]=T2F（dm（1:
Lt）,dt,df,fs）;
subplot（324）
plot（f,fftshift（dmf））;
axis（[-3302]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'LPF输出信号频谱'）;
pause
dmd=dm（1:
Lt）-mean（dm（1:
Lt））;
subplot（325）
plot（t,dmd）;
axis（[0t0-R/2R/2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'恢复信号'）;
[dmdf,dmd,df1,f]=T2F（dmd,dt,df,fs）;
subplot（326）
plot（f,fftshift（dmdf））;
axis（[-3301.2]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'恢复信号频谱'）;
subplot（321）;
plot（t,m（1:
Lt））;
axis（[0t0-R/2R/2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'已调信号）;
子程序：
序列的傅立叶变换
function[M,m,df]=fftseq（m,ts,df）
%各参数含义与子函数T2F中的完全相同，完成
fs=1/ts;
ifnargin==2
n1=0;
else
n1=fs/df;
end
n2=length（m）;
n=2^（max（nextpow2（n1）,nextpow2（n2）））;
M=fft（m,n）;
m=[m,zeros（1,n-n2）];
df=fs/n;
计算信号功率
functionp=power_x（x）
p=（norm（x）.^2）./length（x）;
信号从频域转换到时域
function[m]=F2T（M,fs）
m=real（ifft（M））*fs;
信号从时域转换到频域
function[M,m,df1,f]=T2F（m,ts,df,fs）
[M,m,df1]=fftseq（m,ts,df）;
f=[0:
df1:
df1*（length（m）-1）]-fs/2;
M=M/fs;
带通滤波器
function[H,f]=bp_f（n,f_start,f_cutoff,df1,fs,p）
n_cutoff=floor（f_cutoff/df1）;
n_start=floor（f_start/df1）;
f=[0:
df1:
df1*（n-1）]-fs/2;
H=zeros（size（f））;
H（n_start+1:
n_cutoff）=p*ones（1,n_cutoff-n_start）;
H（length（f）-n_cutoff+1:
length（f）-n_start）=p*ones（1,n_cutoff-n_start
低通滤波器
function[H,f]=lp_f（n,f_cutoff,df1,fs,p）
n_cutoff=floor（f_cutoff/df1）;
f=[0:
df1:
df1*（n-1）]-fs/2;
H=zeros（size（f））;
H（1:
n_cutoff）=p*ones（1,n_cutoff）;
H（length（f）-n_cutoff+1:
length（f））=p*ones（1,n_cutoff）;
计算信号有效带宽
function[Bw_eq]=signalband（sf,df,T）
sf_max=max（abs（sf））;
Bw_eq=sum（abs（sf）.^2）*df/T/sf_max.^2;
实验结果及分析：
运行主程序，输入信噪比15
得到如下结果：
恢复信号的失真比较大。
分析比较不同信噪比下的解调信号
输入信噪比为30得到如下结果
输入信噪比50，得到如下结果：
输入信噪比100，得到如下结果：
分析：
理论上，信噪比越大信号的失真越小，解调信号更加接近原信号，而从这个实验结果看，解调信号没有明显变化，说明本实验的算法设计的不够好。
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