基于Matlab的模拟(AM、FM、PM)调制系统仿真

通信系统模拟调制系统仿真一课题内容AMFMPM调制二设计要求1.掌握AMFMPM调制和解调原理。2.学会Matlab仿真软件在AMFMPM调制和解调中的应用。3.分析波形及频谱1.AM调制解调系统设计1.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2.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，基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真1二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图5.1标准调幅波示意图3.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。matlab仿真1.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]);tccos)(tm)(tsAM0A基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真200.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10010载频信号波形5800585059005950600060506100615062000510x105载波信号频谱载波信号%======================调制信号==============================t=-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]);基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真3-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-505t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w0=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]);基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真4-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-10-50510AM调制信号波形59505960597059805990600060106020603060406050012345x105AM调制信号频谱AM已调信号Ft=2000;%采样频率fpts=[100120];%通带边界频率fp=100Hz，阻带截止频率fs=120Hzmag=[10];dev=[0.010.05];%通带波动1%，阻带波动5%[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta));%由fir1设计滤波器[h,w]=freqz(b21,1);%得到频率响应plot(w/pi,abs(h));gridon2.AM解调%=========================AM信号解调=======================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w0=2*f*pi;m=0.15;%调制度k=0.5;%DSB前面的系数mes=A1*cos(0.001*w0*t);%调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t);%AM已调信号基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真5Dam=Uam.*cos(w0*t);%对AM调制信号进行解调subplot(2,1,1);plot(t,Dam);gridon;title('滤波前AM解调信号波形');subplot(2,1,2);Y5=fft(Dam);%对AM解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y5)),grid;title('滤波前AM解调信号频谱');axis([187960,188040,0,200000]);-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810246滤波前AM解调信号波形1.87961.87971.87981.87991.881.88011.88021.88031.8804x10500.511.52x105滤波前AM解调信号频谱AM解调信号%=======================AM解调信号FIR滤波=================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=6000;%载波信号频率w0=f*pi;m=0.15;%调制度**************************************Uc=A0.*cos(w0*t);%载波信号subplot(5,2,1);plot(t,Uc);基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真6title('载波信号');axis([0,0.01,-15,15]);T1=fft(Uc);%傅里叶变换subplot(5,2,2);plot(abs(T1));title('载波信号频谱');axis([5800,6200,0,1000000]);mes=A1*cos(0.001*w0*t);%调制信号subplot(5,2,3);plot(t,mes);title('调制信号');T2=fft(mes);subplot(5,2,4);plot(abs(T2));title('调制信号频谱');axis([198000,202000,0,2000000]);Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t);%AM已调信号*****************subplot(5,2,5);plot(t,Uam);title('已调信号');T3=fft(Uam);subplot(5,2,6);plot(abs(T3));title('已调信号频谱');axis([5950,6050,0,500000]);Dam=Uam.*cos(w0*t);%对AM已调信号进行解调subplot(5,2,7);plot(t,Dam);title('滤波前的AM解调信号波形');T4=fft(Dam);%求AM信号的频谱subplot(5,2,8);plot(abs(T4));title('滤波前的AM解调信号频谱');axis([187960,188040,0,200000]);z21=fftfilt(b21,Dam);%FIR低通滤波subplot(5,2,9);plot(t,z21,'r');基于matlab的AM、FM、PM调制系统仿真7title('滤波后的AM解调信号波形');T5=fft(z21);%求AM信号的频谱subplot(5,2,10);plot(abs(T5),'r');title('滤波后的AM解调信号频谱');axis([198000,202000,0,200000]);2．FM调制解调系统设计通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成。通信系统一般模型信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。信息源和发送设备统称为发送端。发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。具体地讲，不同的调制方式产生的已调