实验二角度调制实验.docx

1、实验二角度调制实验实验二 角度调制实验20110614215 无线112 崔亚敏一、实验目的1、掌握调频与调相以及解调的基本原理。2、理解模拟通信系统以及模拟调制在通信系统中的作用。3、进一步掌握傅立叶变换的原理。二、实验原理：1、角度调制（1）角度调制角度调制信号的表达式为： 式中，A载波的恒定振幅；信号的瞬时相位；瞬时相位偏移；称为瞬时角频率；称为瞬时频偏。（1）频率调制(FM)：FM信号表达式瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即，式中调频灵敏度，单位是。这时相位偏移为（2）相位调制(PM)瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即，式中调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量

2、，单位是。（3）单音调制FM与PM设调制信号为单一频率的正弦波，即 用它对载波进行相位调制时，将上式代入后得到：式中，调相指数，表示最大的相位偏移。用它对载波进行频率调制时，将代入 得到FM信号的表达式：式中，调频指数，表示最大的相位偏移；最大角频偏；最大频偏。（4）非相干解调调频信号的一般表达式为解调器的输出应为完成这种频率-电压转换关系的器件是频率检波器，下面以振幅鉴频器为例介绍：图中，微分电路和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。限幅器的作用是消除信道中噪声等引起的调频波的幅度起伏。微分器的作用是把幅度恒定的调频波变成幅度和频率都随调制信号变化的调幅调频波，即包络检波器则将其幅

3、度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出，式中为鉴频器灵敏度，单位为。带通信号的包络可以通过求该信号的低通等效信号的幅度求得。2、角度调制的仿真例1、设载波频率为10Hz，幅度为1；当调频信号为频率为1，幅度为1的正弦波，当调频灵敏度为5时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽，分析并绘制该调频信号的解调波形，并与原波形比较；（1）基本参数的设置clear allkf=5; %调频灵敏度fc=10; %载波频率 T=5; %终止时间dt=0.001; %采样间隔t=0:dt:T; %时间fm=1; %单频调制信号频率Am=1; %单频调制信号幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*

4、t); %单频调制信号A=1; %载波信号幅度%mt的积分mt1(1)=0;for i=1:length(t)-1mt1(i+1)=mt(i)+mt(i)*dt;end%FMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+kf*mt1); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,sfm);hold onplot(t,mt,r-);%调制和已调信号的频谱N=length(t);df=1/T; %频率间隔 FMT=fft(sfm);FMT=T/N*fftshift(FMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(FMT);axis(-2

5、5 25 0 2)%FM非相干解调N=length(sfm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1 sdt(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)/dt; %微分endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -100 100)hold onplot(t,jmt,r) （2）仿真结果三、实验步骤1、当调相信号为频率为1，幅度为1的正弦波，当调相灵敏度为10时，分析并绘制调相信号的时频域波形，计算带宽；分析并绘制该调相信号的解调波形，并与原波形比较；2、当调频灵敏度为0.1，其余条件不变，重复步骤2；3、当调相

6、灵敏度为0.1，其余条件不变，重复步骤3；四、实验结果1、写出完成实验步骤的程序。2、绘制实验步骤中要求的图形3、对仿真结果进行分析。1、实验程序clear allkp=10; fc=10; T=5; dt=0.001; t=0:dt:T; fm=1; Am=1; mt=Am*cos(2*pi*fm*t); A=1; spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,spm);hold onplot(t,mt,r-);N=length(t);df=1/T; PMT=fft(spm);PMT=T/N*fftshift(PMT);

7、f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(PMT);axis(-25 25 0 2)N=length(spm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1sdt(i)=(spm(i+1)-spm(i)/dt; endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,r) 2、clear allkf=0.1; %调频灵敏度fc=10; %载波频率 T=5; %终止时间dt=0.001; %采样间隔t=0:dt:T; %时间fm=

8、1; %单频调制信号频率Am=1; %单频调制信号幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*t); %单频调制信号A=1; %载波信号幅度%mt的积分mt1(1)=0;for i=1:length(t)-1mt1(i+1)=mt(i)+mt(i)*dt;end%FMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+kf*mt1); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,sfm);hold onplot(t,mt,r-);%调制和已调信号的频谱N=length(t);df=1/T; %频率间隔 FMT=fft(sfm);FMT=T/N*fftshift(FMT);f=(-N/2:N/

9、2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(FMT);axis(-25 25 0 2)%FM非相干解调N=length(sfm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1 sdt(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)/dt; %微分endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,r) 3、clear allkp=0.1; fc=10; T=5; dt=0.001; t=0:dt:T; fm=1; Am=1; mt=Am*cos(2*pi

10、*fm*t); A=1; spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,spm);hold onplot(t,mt,r-);N=length(t);df=1/T; PMT=fft(spm);PMT=T/N*fftshift(PMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(PMT);axis(-25 25 0 2)N=length(spm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1sdt(i)=(spm(i+1)-spm(i)/dt; endjmt=abs(hilb

11、ert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,r) 实验心得：通过本次实验对角度调制的理解更加深刻，掌握调频与调相以及解调的基本原理，调频指数对于调制信号的影响，观察波形可以更清楚的理解角度调制与解调。进一步掌握傅立叶变换的原理。附程序：kf=10; %调频灵敏度fc=10; %载波频率 T=5; %终止时间dt=0.001; %采样间隔t=0:dt:T; %时间F=1/dt; %仿真频宽df=1/T; %频率间隔f=-F/2:df:F/2 %频率N=length(f); %采样点数fm=1; %单

12、频调制信号频率Am=1; %单频调制信号幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*t); %单频调制信号A=1; %载波信号幅度mf=kf*Am/(2*pi*fm); %调频指数B=1.5*fm; %低通带宽kp=5; %调相灵敏度spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); %PMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+mf*sin(2*pi*fm*t); %FMss=sfm;figure(1)subplot(5,1,1)plot(t,ss);hold on;plot(t,mt,r-);ylabel(调频信号);xlabel(时间(s);axis(0 5 min(ss) max(ss

13、);subplot(5,1,2);ffm=fft(ss)/F;plot(f,fftshift(abs(ffm);xlabel(频率(Hz);ylabel(调频信号幅度谱);axis(-20 20 min(abs(ffm) max(abs(ffm);for k=1:length(ss)-1 sdt(k)=(ss(k+1)-ss(k)/dt;endsdt(length(ss)=0;subplot(5,1,3);plot(t,sdt);xlabel(时间(s);ylabel(调频信号微分);lsdt=sdt.*exp(-1*j*2*pi*fc*t);fdt=fft(lsdt)/F;subplot(5

14、,1,4);plot(f,fftshift(abs(fdt);xlabel(频率(Hz);ylabel(调频信号幅度谱);axis(-30 30 min(abs(fdt) max(abs(fdt);lpf=zeros(1,N);lpf(1:round(B/df)=1;lpf(N-round(B/df)+1:N)=1;fdfm=fdt.*lpf;dfm=ifft(fdfm)*F;subplot(5,1,5);plot(t,real(dfm);hold on;plot(t,A*2*pi*kf*mt,r-);xlabel(时间(s);ylabel(调频信号微分);Smm=ss.*cos(2*pi*fc*t);Smm=sdt/100;figure(2); %包络检波env=abs(hilbert(Smm); dem1=2*(env-1)/a;plot(t,dem1);hold on;plot(t,(mt)/2,r-);title(解调前后的波形比较);xlabel(时间(s);grid on;