Simulink实验报告.docx
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Simulink实验报告.docx
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Simulink实验报告
实验一:
AM信号的调制与解调
实验目的:
1.了解模拟通信系统的仿真原理。
2.AM信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
1.调制原理:
AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。
AM信号的时域和频域的表达式分别为:
式(4-1)
式(4-2)
在式中,
为外加的直流分量;
可以是确知信号也可以是随机信号,但通常认为其平均值为0,即
。
其频谱是DSBSC-AM信号的频谱加上离散大载波的频谱。
2.解调原理:
AM信号的解调是把接收到的已调信号
还原为调制信号
。
AM信号的解调方法有两种:
相干解调和包络检波解调。
AM相干解调原理框图如图。
相干解调(同步解调):
利用相干载波(频率和相位都与原载波相同的恢复载波)进行的解调,相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足,则会破坏原始信号的恢复。
相干载波的提取:
(1)导频法:
在发送端加上一离散的载频分量,即导频,在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波,导频的功率要求比调制信号的功率小;
(2)不需导频的方法:
平方环法、COSTAS环法。
AM信号波形的包络与输入基带信号
成正比,故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成:
(1)整流:
只保留信号中幅度大于0的部分。
(2)低通滤波器:
过滤出基带信号;(3)隔直流电容:
过滤掉直流分量。
实验内容:
1.AM相干解调框图。
信源参数参数:
幅度1频率10rad/s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.01
2.AM包络检波解调框图。
信源参数:
幅度1频率10rad/s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.01
全波整流器参数参数:
下限0上限inf
实验现象及结果:
1.1AM相干解调波形
上:
解调波形下:
信源波形
1.2.AM在调制过程中的调制波形
上:
调制波形下:
信源波形
1.3AM包络检波解调波形
上:
解调波形下:
信源波形
实验二:
DSB信号的调制解调
实验目的:
1.了解模拟通信系统的仿真原理。
2.DSB信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
1.调制原理:
在幅度调制的一般模型中,若假设滤波器为全通网络(
=1),调制信号
中无直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号(DSB)。
每当信源信号极性发生变化时,调制信号的相位都会发生一次突变π。
式(4-3)
调制的目的就是进行频谱搬移,把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上,从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。
DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘,频域上就是卷积,表示式为:
2.解调原理:
DSB只能进行相干解调,其原理框图与AM信号相干解调时完全相同,利用恢复的载波与信号相乘,将频谱搬移到基带,还原出原基带信号
(1)当恢复载波与原载波频率不完全一样时,解调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积;
(2)若恢复载波与原载波频率相同,而相位不同时,输出信号达不到最大值。
实验内容:
1.DSB相干解调框图。
信源参数参数:
幅度1频率10rad/s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.01
实验现象及结果:
1.1DSB相干解调波形
上:
解调波形下:
信源波形
1.2
DSB在调制过程中的调制波形
上:
调制波形下:
信源波形
实验三:
SSB信号的调制与解调
实验目的:
1.了解模拟通信系统的仿真原理。
2.SSB信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
1.调制原理:
对于DSB信号上下两个边带携带着相同的信息,造成频率资源的浪费,解决方法:
只要一个边带即可,出现了SSB信号。
1.1产生SSB信号最直观方法的是,将
设计成具有理想高通特性
或理想低通特性
的单边带滤波器,从而只让所需的一个边带通过,而滤除另一个边带。
产生上边带信号时
即为
,产生下边带信号时
即为
频域表达式为:
1.2相移法SSB调制的原理框图
解调原理:
SSB只能进行相干解调。
具有离散大载波的SSBAM信号的非相干解调:
当离散大载波的幅度远大于信号幅度时,可以使用包络检波进行解调
实验内容:
1.1滤波法USB框图
1.2滤波法LSB框图
信源参数参数:
幅度1频率10rad/s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
USB的BPF参数:
下限频率100rad/s上限频率110rad/s
LSB的BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率100rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.01
实验现象及结果:
1.1SSB滤波法上边带解调波形
上:
解调波形下:
信源波形
1.2SSB滤波法下边带解调波形
上:
解调波形下:
信源波形
1.3SSB在调制过程中的调制波形
上:
调制波形下:
信源波形
从波形图可以看出,不论是AM、SSB、DSB,由于系统模型经历多个模块,会造成一定的时延。
解调过后的信号波形不仅有相位的延迟,而且在幅度上也低于信源波形。
AM解调时,应注意滤除直流分量,AM相干解调减去的直流分量与计算结果相符,然而AM包络检波需要减去一个工程值,这个数值并非计算所能得出,需要进行仿真尝试得出。
实验四:
ASK信号的调制与解调
实验目的:
1.了解数字通信系统的仿真原理。
2.ASK信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
调制原理:
数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即ASK。
OOK就是用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭,实现非常简单,抗噪声性能不好。
ASK有两种实现方法:
1.乘法器实现法2.键控法。
乘法器实现法的输入是随机信息序列,经过基带信号形成器,产生波形序列,乘法器用来进行频谱搬移,相乘后的信号通过带通滤波器滤除高频谐波和低频干扰。
键控法是产生ASK信号的另一种方法。
二元制ASK又称为通断控制(OOK)。
最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。
解调原理:
ASK的解调有两种方法:
1.包络检波法2.相干解调。
同步解调也称相干解调,信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰,乘法器进行频谱反向搬移,以恢复基带信号。
低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。
由于AM信号波形的包络与输入基带信号
成正比,故也可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
相干解调框图和包络检波框图分别如图:
实验内容:
1.1ASK模拟相乘法、相干解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
1.2ASK模拟相乘法、包络检波解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
全波整流器参数:
下限0上限inf
1.3ASK键控法、包络检波解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
键控器参数:
门限1U2≥门限
全波整流器参数:
下限0上限inf
实验现象及结果:
1.1ASK模拟相乘法调制相干解调波形
上:
信源波形下:
解调信号波形
2.1ASK模拟相乘法调制包络检波法解调波形
上:
信源波形下:
解调信号波形
2.2ASK键控法调制相干解调波形
上:
信源波形下:
解调信号波形
2.3ASK键控法调制包络检波法解调波形
上:
信源波形下:
解调信号波形
2.4ASK在调制过程中调制信号波形与信源波形
上:
信源波形下:
调制信号波形
实验五:
FSK信号的调制与解调
实验目的:
1.了解数字通信系统的仿真原理。
2.FSK信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
调制原理:
2FSK信号的产生通常有两种方式:
(1)频率选择法;
(2)载波调频法。
由于频率选择法产生的2FSK信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和,在二进制码元状态转换(0→1或1→0)时刻,2FSK信号的相位通常是不连续的,这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。
载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK信号,这时的已调信号出自同一个振荡器,信号相位在载频变化时始终时连续的,这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛,使信号功率更集中于信号带宽内。
在这里,我们采用的是频率选择法,其调制原理框图如图
解调原理:
FSK信号的解调方法很多,我们主要讨论1.非相干解调2.相干解调。
非相干解调框图如图4-12:
相干解调框图如图4-13:
实验内容:
1.1FSK模拟相乘法、相干解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
比较器参数:
关系操作>
1.2FSK模拟相乘法、包络检波解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
比较器参数:
关系操作>
全波整流器参数:
下限0上限inf
1.3FSK键控法、相干解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
键控器参数:
门限1U2≥门限
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
比较器参数:
关系操作>
1.4FSK键控法、包络检波解调框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
键控器参数:
门限1U2≥门限
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
比较器参数:
关系操作>
全波整流器参数:
下限0上限inf
实验现象及结果:
1FSK模拟相乘法调制相干解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
2FSK模拟相乘法调制包络检波法解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
3FSK键控法调制相干解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
.4FSK键控法调制包络检波法解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
.5FSK在调制过程中调制信号波形与信源波形
上:
信源波形下:
调制信号波形
实验六:
PSK信号的调制与解调
实验目的:
1.了解数字通信系统的仿真原理。
2.PSK信号是如何进行调制与解调的。
实验原理:
调制原理:
相移键控是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。
移相键控分为绝对移相和相对移相两种。
以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。
以二进制调相为例,取码元为“1”时,调制后载波与未调载波同相;取码元为“0”时,调制后载波与未调载波反相;“1”和“0”时调制后载波相位差180°。
PSK的调制有两种方法:
1.模拟调制法2.键控法。
模拟调制法框图如图4-14:
PSK解调:
PSK信号的解调通常采用相干解调法,相干解调的关键在于如何得到与PSK信号同频同相的相干载波。
PSK信号解调时存在“相位模糊”现象。
为了解决相位模糊的问题,出现了DPSK。
相干解调框图如图4-15:
DPSK调制
为了解决PSK信号的“相位模糊”现象,我们采用差分相移键控。
DPSK是利用前后相邻码元的载波相对变化传递数字信息,所以又称相对相移键控。
假设△φ为当前码元与前一码元的载波相位差,可定义一种数字信息与△φ之间的关系
也可定义为:
也就是说,2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号,而前后码元相对相位差才唯一决定信息符号。
2DPSK调制框图如图4-16:
DPSK解调
DPSK的解调有两种方法:
1.相干解调2.差分相干解调
相干解调框图如图4-17:
其中码反变换的规则为:
式(4-10)
其中,
为差分码,
为差分码的前一码元,
为基带信号。
差分相干解调框图如图4-18:
实验内容:
.1PSK模拟相乘法框图
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0U2>门限
2PSK键控法框图
键控器参数:
门限1U2>门限信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s相位0
载波2参数:
幅度1频率100rad/s相位pi
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0U2>门限
.3DPSK差分相干解调框图
信源参数:
生成多项式1011001起始状态110001
载波1参数:
幅度1频率40*pi相位pi
载波2参数:
幅度1频率40*pi相位0
键控器参数:
U2≠0
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.1
BPF参数:
下限频率30*pi上限频率50*pi
LPF参数:
截止频率10*pi
时延器参数:
时延0.2
判决器参数:
门限0U2>门限
4DPSK相干解调框图
信源参数:
生成多项式1011001起始状态110001
载波1参数:
幅度1频率40*pi相位pi
载波2参数:
幅度1频率40*pi相位0
键控器参数:
U2≠0
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.1
BPF参数:
下限频率30*pi上限频率50*pi
LPF参数:
截止频率10*pi
时延器参数:
时延0.2
判决器参数:
门限0U2>门限
实验现象及结果:
.1PSK模拟相乘法调制相干解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
2PSK键控法调制相干解调波形
上:
解调信号波形下:
信源波形
3PSK在调制过程中调制信号波形与信源波形
上:
调制信号波形下:
信源波形
4DPSK差分相干解调波形
上:
信源波形下:
相干解调波形
5DPSK相干解调波形
上:
信源波形下:
相干解调波形
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