基于Matlab的AM调制系统仿真

目录摘要.........................................................................错误!未定义书签。第一章概述.............................................................................................1一课题内容.........................................................................................1二设计目的.........................................................................................1三设计要求.........................................................................................1四开发工具.........................................................................................1第二章系统理论设计..............................................................................2一振幅调制产生原理.........................................................................2二调幅电路方案分析.........................................................................2三信号解调思路.................................................................................3第三章matlab仿真.................................................................................4一载波信号与调制信号分析.............................................................4二设计FIR数字低通滤波器.............................................................6三AM解调............................................................................................9四结果分析.......................................................................................15结束语.......................................................................................................15参考文献...................................................................................................17基于matlab的AM—DSB调制系统仿真1第一章概述一课题内容1.设计AM信号实现的Matlab程序，输出调制信号、载波信号以及已调信号波形以及频谱图，并改变参数观察信号变化情况，进行实验分析。2.设计AM信号解调实现的Matlab程序，输出并观察解调信号波形，分析实验现象。二设计目的1.掌握振幅调制和解调原理。2.学会Matlab仿真软件在振幅调制和解调中的应用。3.掌握参数设置方法和性能分析方法。4.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。三设计要求利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。四开发工具计算机、Matlab软件、相关资料基于matlab的AM—DSB调制系统仿真2第二章系统理论设计一振幅调制产生原理所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振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。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。设正弦载波为)cos()(0tAtcc式中，A为载波幅度；c为载波角频率；0为载波初始相位(通常假设0=0).调制信号（基带信号）为)(tm。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为)cos()()(ttAmtscm设调制信号)(tm的频谱为)(M，则已调信号)(tsm的频谱)(mS：)]()([2)(ccmMMAS二调幅电路方案分析标准调幅波（AM）产生原理调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。设载波信号的表达式为tccos，调制信号的表达式为tAtmmmcos)(，则调幅信号的表达式为ttmAtscAMcos)]([)(0tccos)(tm)(tsAM0A基于matlab的AM—DSB调制系统仿真3图5.1标准调幅波示意图三信号解调思路从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation)，又称为检波(detection)。对于振幅调制信号，解调(demodulation)就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调(demodulation)是调制的逆过程。可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波可获得解调信号。基于matlab的AM—DSB调制系统仿真4第三章matlab仿真一载波信号与调制信号分析%======================载波信号===========================t=-1:0.00001:1;A0=10;%载波信号振幅f=6000;%载波信号频率w0=f*pi;Uc=A0*cos(w0*t);%载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title('载频信号波形');axis([0,0.01,-15,15]);subplot(2,1,2);Y1=fft(Uc);%对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1));title('载波信号频谱');axis([5800,6200,0,1000000]);00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10010载频信号波形5800585059005950600060506100615062000510x105载波信号频谱图6.1载波信号%======================调制信号==============================基于matlab的AM—DSB调制系统仿真5t=-1:0.00001:1;A1=5;%调制信号振幅f=6000;%载波信号频率w0=f*pi;mes=A1*cos(0.001*w0*t);%调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel('t'),title('调制信号');subplot(2,1,2);Y2=fft(mes);%对调制信号进行傅里叶变换plot(abs(Y2));title('调制信号频谱');axis([198000,202000,0,1000000]);-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-505t调制信号1.981.9851.991.99522.0052.012.0152.02x1050510x105调制信号频谱如图6.2调制信号%=======================AM已调信号=========================t=-1:0.00001:1;A0=10;%载波信号振幅A1=5;%调制信号振幅A2=3;%已调信号振幅f=3000;%载波信号频率基于matlab的AM—DSB调制系统仿真6w0=2*f*pi;m=0.15;%调制度mes=A1*cos(0.001*w0*t);%消调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t);%AM已调信号subplot(2,1,1);plot(t,Uam);gridon;title('AM调制信号波形');subplot(2,1,2);Y3=fft(Uam);%对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid;title('AM调制信号频谱');axis([5950,6050,0,500000]);-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-10-50510AM调制信号波形59505960597059805990600060106020603060406050012345x105AM调制信号频谱如图6.3AM已调信号二设计FIR数字低通滤波器FIR滤波器比鞥采用间接法，常用的方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法。对于线性相位滤波器，经常采用FIR滤波器。对于数字高通、带通滤波器的设计，通用方法为双线性变换法。可以借助于模拟滤波器的频率转换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再经过双线性变换将其转换策划那个所需的数字滤波器。具体设计步骤如下：（1）确定所需类型数字滤波器的技术指标。基于matlab的AM—DSB调制系统仿真7（2）将所需类型数字滤波器的边界频率转换成相应的模拟滤波器的边界频率，转换公式为Ω=2/Ttan(0.5ω)(3)将相应类型的模拟滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器技术指标。（4）设计模拟低通滤波器。（5）通过频率变换将模拟低通转换成相应类型的过渡模拟滤波器。（6）采用双线性变换法将相应类型的过渡模拟滤波器转换成所需类型的数字滤波器。我们知道，脉冲响应不变法的主要缺点是会产生频谱混叠现象，使数字滤波器的频响偏离模拟滤波器的频响特性。为了克服之一缺点，可以采用双线性变换法。下面我们介绍用窗函数法设计FIR滤波器的步骤。如下：（1）根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择串窗数类型（矩形窗、三角窗、汉宁窗、哈明窗、凯塞窗等），并估计窗口长度N。先按照阻带衰减选择窗函数类型。原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣的窗函数。（2）构造希望逼近的频率响应函数。（3）计算h(n).。（4）加窗得到设计结果。接下来，我们根据语音信号的特点给出有关滤波器的技术指标：低通滤波器的性能指标：通带边界频率fp=300Hz，阻带截止频率fc=320Hz，阻带最小衰减As=100db,通带最大衰减Ap=1dB在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，利用函数butter,cheby1和ellip设计IIR滤波器，利用Matlab中的函数freqz画出各步步器的频率响应。hn=fir1