实验报告_模拟线性调制系统仿真

实验一：模拟线性调制系统仿真一、实验目的：1、掌握模拟调制系统的调制和解调原理；2、理解相干解调。三、实验内容：1、编写AM、DSB、SSB调制，并画出时域波形和频谱图。2、完成DSB调制和相干解调。四、实验步骤1、线性调制1)假定调制信号为()cos2πmmtft，载波()cos2πcctft，mf=1kHz，cf=10kHz；绘制调制信号和载波的时域波形(保存为图1-1)。00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-101调制信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-1-0.500.51载波t(s)2)进行DSB调制，DSB()()()stmtct；进行AM调制，AM()1()()stmtct；绘制DSB已调信号和AM已调信号的波形，并与调制信号波形进行对照(保存为图1-2)。00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202DSB已调信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202AM已调信号t(s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-202调制信号t(s)3)用相移法进行SSB调制，分别得到上边带和下边带信号，SSB11ˆ()()()()()22Qstmtctmtct，ˆ()sin2πmmtft，()sin2πQcctft。4)对载波、调制信号、DSB已调信号、AM已调信号和SSB已调信号进行FFT变换，得到其频谱，并绘制出幅度谱(保存为图1-3)。051015200200400调制信号频谱f(kHz)051015200200400载波信号频谱f(kHz)051015200200400DSB已调信号频谱f(kHz)051015200200400AM已调信号频谱f(kHz)051015200200400SSB已调信号，上边带频谱f(kHz)051015200200400SSB已调信号，下边带频谱f(kHz)2、DSB信号的解调1)用相干解调法对DSB信号进行解调，解调所需相干载波可直接采用调制载波。2)将DSB已调信号与相干载波相乘。3)设计低通滤波器，将乘法器输出中的高频成分滤除，得到解调信号。4)绘制低通滤波器的频率响应(保存为图1-4)。0510152025303540-100-80-60-40-200Frequenceresponse-LBFf(kHz)HLPF(dB)5)对乘法器输出和滤波器输出进行FFT变换，得到频谱。6)绘制解调输出信号波形；绘制乘法器输出和解调器输出信号幅度谱(保存为图1-5)。02468101214161820220100200解调乘法器输出信号频谱f(kHz)02468101214161820220100200解调器输出信号频谱f(kHz)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-0.500.5解调器输出信号t(s)7)绘制解调载波与发送载波同频但不同相时的解调信号的波形，假定相位偏移分别为ππππ,,,8432(保存为图1-6).00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/8t(s)00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/4t(s)00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/3t(s)00.0020.0040.0060.0080.01-0.500.5解调器输出信号，解调载波相差/2t(s)五、实验思考题1、与调制信号比较，AM、DSB和SSB的时域波形和频谱有何不同？答：AM时域波形的上包络其形状与调制信号的波形相同，只是幅度有所增大；而DSB时域波形的上包络则不再与调制信号相同，但幅度却不变。调制信号的频谱频率相对较低，只有一个冲击，功率较大；AM已调信号频谱集中出现在10kHz附近，有三个冲击，中间一个功率较大，且与调制信号的功率接近，其余两个大约为其一半；DSB已调信号频谱也是集中在10kHz左右，只有两个冲击，以10kHz为对称轴对称分布，功率为调制信号的一半左右；SSB已调信号频谱就是DSB已调信号两个冲击的分解。2、低通滤波器设计时应考虑哪些因素？答：本地载波接收信号的载波保证同频同相，且低通滤波器的带宽应略大于DSB信号带宽。3、采用相干解调时，接收端的本地载波与发送载波同频不同相时，对解调性能有何影响？答：导致载波失真，不能完好的解调原波形。六、源程序%fc=10kHz,fm=1kHz,tp:10periodsofmoulationwave%fs=10fccloseall;clear;fc=10e3;%载波频率fm=1e3;%调制信号频率fs=8*fc;%抽样频率ts=1/fs;%抽样周期tp=10/fm;%信号持续时间N=tp*fs;%样值点数t=0:ts:tp;%抽样时间点m_sig=cos(2*pi*fm*t);%调制信号c_sig=cos(2*pi*fc*t);%载波m_shift_p=sin(2*pi*fm*t);%调制信号的90度相移c_q_sig=sin(2*pi*fc*t);%正交载波dsb_sig=m_sig.*c_sig;%DSB已调信号am_sig=(1+m_sig).*c_sig;%AM已调信号ssb_sig_usb=(m_sig.*c_sig-m_shift_p.*c_q_sig)/2;%SSB已调信号，上边带ssb_sig_lsb=(m_sig.*c_sig+m_shift_p.*c_q_sig)/2;%SSB已调信号，下边带fHz=[0:4095]/4096*fs;%频率点M_f=fft(m_sig,4096);%调制信号的频谱C_f=fft(c_sig,4096);%载波的频谱dsb_f=fft(dsb_sig,4096);%DSB已调信号频谱am_f=fft(am_sig,4096);%AM已调信号频谱ssb_usb_f=fft(ssb_sig_usb,4096);%SSB已调信号，上边带频谱ssb_lsb_f=fft(ssb_sig_lsb,4096);%SSB已调信号，下边带频谱figure(1);subplot(2,1,1);%调制信号波形plot(t,m_sig);title('调制信号');xlabel('\itt\rm(s)');%ylabel('\itm\rm(\itt\rm)');subplot(2,1,2);%载波波形plot(t,c_sig);title('载波');xlabel('\itt\rm(s)');%ylabel('\itc\rm(\itt\rm)');figure(2);subplot(3,1,1);plot(t,dsb_sig);title('DSB已调信号');xlabel('\itt\rm(s)');%ylabel('\its\rs_D_S_B(\itt\rm)');axis([00.01-22]);subplot(3,1,2);%DSB已调制信号波形plot(t,am_sig);title('AM已调信号');xlabel('\itt\rm(s)');%ylabel('\itm\rm(\itt\rm)');axis([00.01-22]);subplot(3,1,3);%AM调制信号波形plot(t,m_sig);title('调制信号');xlabel('\itt\rm(s)');axis([00.01-22]);figure(3);subplot(3,2,1);%调制信号频谱plot(fHz/1e3,abs(M_f));title('调制信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itM\rm(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;subplot(3,2,2);plot(fHz/1e3,abs(C_f))%载波信号频谱title('载波信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itF\rm_C(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;subplot(3,2,3);plot(fHz/1e3,abs(dsb_f));%DSB已调信号频谱title('DSB已调信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itF\rm_D_S_B(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;subplot(3,2,4);%AM已调信号频谱plot(fHz/1e3,abs(am_f));title('AM已调信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itM\rm(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;subplot(3,2,5);plot(fHz/1e3,abs(ssb_usb_f))%SSB已调信号，上边带频谱title('SSB已调信号，上边带频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itF\rm_C(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;subplot(3,2,6);plot(fHz/1e3,abs(ssb_lsb_f));%SSB已调信号，下边带频谱title('SSB已调信号，下边带频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itF\rm_D_S_B(\itf\rm)');axis([0220420]);gridon;%DSB解调wc=1.5*2*pi*fm/fs;%解调器低通滤波器截止频率，1.5fm%lbf_hn=fir1(8,wc/pi);lbf_hn16=fir1(16,wc/pi);%低通滤波器系统函数，FIR滤波器dsb_dem_mul=dsb_sig.*c_sig;%解调器乘法器输出dem_out=filter(lbf_hn16,1,dsb_dem_mul);%滤波器输出dsb_dem_mul_f=fft(dsb_dem_mul,4096);%解调器乘法器输出信号频谱dem_out_f=fft(dem_out,4096);%DSB解调信号频谱figure(4);gridon;holdon;[h,w]=freqz(lbf_hn16,1,N);%低通滤波器的频率响应semilogx(w*fs/(2*pi)/1e3,20*log10(abs(h)),'r');title('Frequenceresponse-LBF');xlabel('\itf\rm(kHz)');ylabel('\itH\rm_L_P_F(dB)');%axis([0.140-900]);figure(5);subplot(3,1,1);plot(fHz/1e3,abs(dsb_dem_mul_f));%DSB解调乘法器输出信号频谱title('解调乘法器输出信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itS\rm_o(\itf\rm)');axis([0220210]);gridon;subplot(3,1,2);plot(fHz/1e3,abs(dem_out_f));%解调器输出信号频谱title('解调器输出信号频谱');xlabel('\itf\rm(kHz)');%ylabel('\itM\rm_o(\it\f\rm)');axis([0220210]);gridon;subplot(3,1,3);plot(t,dem_out,'r');%解调器