通信原理课程设计报告Word格式.docx
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及格
不及格
课程设计中的创造性成果
学生掌握课程内容的程度
课程设计完成情况
课程设计动手能力
文字表达
学习态度
规范要求
课程设计论文的质量
综合成绩 指导教师签字 2017年1月13日
指导教师对课程设计的评定意见
课程设计任务书
城南学院 通信工程专业
课程名称
通信原理课程设计
时间
2016/2017学年第一学期18~20周
学生姓名
指导老师
吴志敏
题目
基于MATLAB的AM调制解调实现
主要内容:
利用MATLAB集成环境下的M文件,编写程序来实现AM的调制解调,要求调制信号频率30HZ,载波频率为120HZ,并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形,根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。
要求:
1)熟悉MATLAB中M文件的使用方法,并在掌握AM调制解调原理的基础上,编写出AM调制解调程序。
2)绘制出AM信号解调前后在时域和频域中的波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对AM信号解调原理的理解。
3)对信号叠加噪声,并进行解调,绘制出解调前后信号的时频波形,改变噪声功率进行解调,分析噪声对信号传输造成的影响。
4)在老师的指导下,要求独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课
程设计学年论文,能正确阐述和分析设计和实验结果。
应当提交的文件:
(1)课程设计学年论文。
(2)课程设计附件。
曹雪锋 《基于MATLAB的AM调制解调实现》
第9页共15页
学生姓名:
曹雪锋 指导老师:
摘要现在的社会越来越发达,科学技术不断的在更新,在信号和模拟电路里面经常要用到调制与解调,而AM的调制与解调是最基本的,也是经常用到的。
用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能,制造出很多有用又实惠的电子产品,为我们的生活带来便利。
在我们日常生活中用的收音机就是采用了AM调制的方式,而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。
现用MATLAB中M文件实现本课程设计内容“基于
MATLAB的AM调制解调实现”。
在课程设计中,系统开发平台为WindowsXP,MTALAB2007,程序设计语言采用MATLAB2007,程序运行平台为MATLAB2007。
通过MATLAB编写程序并加以调试能够实现AM的调制与调解,完成了课程设计的目标,并经过适当完善后,将可以在实际中应用。
关键词 MATLAB;
AM;
调制调解
1引 言
模拟调制技术在20世纪中曾有较大的应用,如军事通信、短波通信、模拟移动通信、模拟调频广播和模拟调幅广播等。
虽然现在通信的发展趋势为数字化,但数字技术并不能完全替代模拟技术,而且模拟调制技术是通信理论的基本知识。
模拟信号的载波调制电路里面经常要用到调制与解调,而AM的调制与解调是最基本的,也是经常用到的,为了进一步了解模拟调幅,展现MATLAB中M文件程序设计优势,[1]本课程设计将在
MATLAB中用M文件实现AM调制解调的程序设计。
1.1课程设计目的
本课程设计课题主要研究基于MATLAB的AM调制解调实现的理论设计和软件仿真方法。
掌握模拟系统AM调制解调的原理;
掌握AM调制解调模拟系统的理论设计方法;
掌握应用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法,进一步锻炼应用MATLAB进行编程仿真的能力。
1
1.2课程设计要求
熟悉MATLAB中M文件的使用方法,并在掌握AM调制解调原理的基础上,编写AM调制解调程序。
绘制出AM信号解调前后在时域和频域中的波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对AM信号解调原理的理解。
对信号叠加噪声,并进行解调,绘制出解调前后信号的时频波形,改变噪声功率进行解调,分析噪声对信号传输造成的影响[2]。
1.3课程设计步骤
(1)给定一个调制信号mes,载波信号Uc,并设计AM调制解调相关参数。
(2)分别绘制出调制信号和载波信号的波形图和频谱图。
(3)使用modulate()函数对mes信号进行调制。
(4)使用demod()函数解调已调信号Uam。
(5)使用awgn()函数对已调信号Uam加入噪声,观察加入噪声后对信号的影响。
2AM调制解调原理
2.1AM调制原理
AM是调幅,用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能,制造出很多有用又实惠的电子产品,为我们的生活带来便利。
在我们日常生活中用的收音机就是采用了
AM调制方式,而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。
AM是指对信号进行幅度调制。
在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频上,再由天线发射出去。
高频震荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。
振幅调制,就是由调制信号去控制高频载波的振幅,直至随调制信号做线性变化[3]。
仿真原理图如图2-1。
信源信号
AM调制
信道
AM解调
信宿信号
噪声
图2-1仿真原理图
2
2.2AM解调原理
调制的逆过程叫解调,调制是一个频谱搬移过程,它是将低频信号的频谱搬到载频位置[5]。
从已调信号的频谱中,将位于载频的信号频谱搬移回来。
调制和解调都完成频谱搬移,各种调幅都是利用乘法器实现的[6]。
3仿真实现过程
3.1AM信号的产生
为了产生AM信号,我写了下面部分的代码:
fc=120;
%载波信号频率
fm=30;
%调制信号频率
Fs=960;
%采样频率w0=2*fc*pi;
w1=2*fm*pi;
Uc=A0*cos(w0*t);
%载波信号
mes=1+A1*cos(w1*t);
%调制信号Uam=modulate(mes,fc,Fs,'
am'
);
%AM已调信号C3=fft(Uam);
%对已调信号进行傅里叶变换
asd=abs(C3);
%求模
fm为调制信号频率、A0为载波信号振幅、A1为调制信号振幅、mes是调制信号、
fc为载波信号频率。
Uam为已调信号。
调制信号是来自信源的调制信号,这些信号是模拟的。
高频振荡信号又称载波,是正弦信号[8]。
载波由高频信号源直接产生,然后经过高频功率放大器进行放大,作为调幅波的载波,调制信号有低频信号源直接产生,给出以上参数后,在MATLAB中通过
modulate()函数得到AM信号Uam。
再通过fft()函数和abs()函数对AM信号进行傅里叶变换及求模,得到AM信号的频谱。
载波信号的波形与频谱图如图3-1,调制信号的波形与频谱图如图3-2,已调信号的波形与频谱如图3-3。
3
图3-1载波信号的波形与频谱图
图3-1显示了载波信号的时域波形图和频谱图。
图中横坐标表示载波持续时间,纵坐标表示载波幅值。
从图中可知本次调制使用的载波幅度为1。
上图还显示了载波信号的频谱图。
图中横坐标表示频率,纵坐标表示信号频谱幅值。
从图中可以明显看出载波频谱的频率为120Hz[9]。
图3-2调制信号的波形与频谱图
图3-2显示了调制信号的时域波形图和频谱图。
图中的横坐标和纵坐标分别对应表示时间和信号幅度值。
从图中可以明显看出调制信号为余弦信号。
上图还显示了调制信号的频谱图。
图中的横坐标和纵坐标分别对应表示频率和频谱幅值。
从图中可以明显看出调制信号的频谱为30Hz。
4
图3-3已调信号的波形与频谱图
图3-3显示了系统中经过AM调制后信号的时域波形图和频谱图。
图中横坐标和纵坐标分别对应表示时间和信号幅值。
上图还显示了经历调制后信号所对应的频谱。
频谱图中横坐标代表频率,纵坐标代表频谱幅值。
从图中可知原发送信号经过调制后,频谱明显从原来的低频部分搬移到载波部分。
3.2AM解调实现
给为对信号进行解调,我写了下面部分的代码:
、Dam=demod(Uam,fc,Fs,'
%对信号进行解调C4=fft(Dam);
% 对解调信号进行傅里叶变换wqe=abs(C4);
fc为载波信号频率,Fs为采样频率,Uam为已调信号,在MATLAB中通过demod()函数对已调信号进行解调,得到Dam。
并对Dam解调信号进行傅里叶变换和求模,再绘制出相应的波形图。
解调信号的波形与频谱图如图3-4。
5
图3-4 AM解调信号波形与频谱
图3-4显示了系统中经过AM解调信号的时域波形图和频谱图。
解调将已调信号复原了,信号波形与调制信号波形完全吻合,没有出现失真。
上图还显示了解调后信号所对应的频谱。
可以看出解调后信号频谱回到了原始频率,没有失真。
3.3叠加噪声的AM解调
在实际信号传输过程中,通信系统不可能避免的会遇到噪声。
这次设计使用的加性高斯白噪声。
加性高斯白噪声是最基本的噪声和干扰模型。
加性噪声是叠加在信号上的一种噪声,而且无论有无信号,噪声都始终存在,因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。
白噪声的噪声功率谱密度在所有的频率上均为一常数。
如果白噪声取值的概念服从高斯分布,则称这样的噪声为高斯白噪声。
通过在信道中叠加噪声,并绘制出相应的波形与频谱图,并与原始信号进行比较,分析噪声对信号的影响[10]。
下面程序是在AM信号叠加噪声,并对叠加后的信号进行解调:
加大噪声,信噪比为1:
k=awgn(Uam,1);
%加大噪声,信噪比为1
pp=fft(k,300);
%进行傅里叶变换
6
zs=abs(pp);
%求模qaz=demod(k,fc,Fs,'
%加大噪声后解调wsx=fft(qaz,300);
%进行傅里叶变换edc=abs(wsx);
%求模
加小噪声,信噪比为20:
d=awgn(Uam,20);
%加小噪声,信噪比为20op=fft(d,300);
%进行傅里叶变换mm=abs(op);
%求模vb=demod(d,fc,Fs,'
%加小噪声后解调fg=fft(vb,300);
%进行傅里叶变换
ty=abs(fg);
%求模
图3-5加大噪声后AM信号波形与频谱图
图3-5是加大噪声后AM信号波形图与频谱图,图中横坐标和纵坐标分别对
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