基于Labview幅度調(diào)制

1、 國家電工電子實驗教學(xué)中心通信系統(tǒng)與原理實 驗 報 告 實驗題目： 基于LabVIEW的幅度調(diào)制 學(xué) 院：電子信息工程學(xué)院專 業(yè)： 通信1210班 通信1212班學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 任課教師： 李純喜 李磊 實驗老師： 王琴 一、實驗任務(wù)： 本實驗的目的是根據(jù)理論課上學(xué)習(xí)的模擬調(diào)制（AM）相關(guān)知識，在LabVIEW平臺上完成一個AM演示程序，實現(xiàn)簡單的AM調(diào)制。目標(biāo)是使學(xué)生初步了解圖形化的編程方式，并學(xué)習(xí)LabVIEW的操作以及基本模塊的使用和調(diào)試方法，為后續(xù)實驗奠定基礎(chǔ)。二、理論分析： 幅度調(diào)制（Amplitude Modulation，AM）是一種模擬線性調(diào)制方法。頻域上，已調(diào)信號頻譜是

2、基帶調(diào)制信號頻譜的線性位移；在時域上，已調(diào)波包絡(luò)與調(diào)制信號波形呈線性關(guān)系。AM調(diào)制的載波信號通常是高頻正弦波，作為載體來傳遞信源信號中的信息。調(diào)制結(jié)果是一個雙邊帶信號，中心是載波頻率，帶寬是原始信號的兩倍。調(diào)制信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （1.1）式中，是調(diào)制信號，其直流分量為，交流分量為；是載波信號，其為角頻率為、初始相位為的余弦信號。從式1.1我們能夠得出幅度調(diào)制的已調(diào)信號就是是和的乘積。為了實現(xiàn)能夠?qū)d波信號的幅度實現(xiàn)線性調(diào)制，應(yīng)該包含直流分量來保證，也就是 （1.2）這樣的話才能夠保證的包絡(luò)完全在時間軸上方，如圖1所示。根據(jù)式（1.2），為避免產(chǎn)生“過調(diào)幅”現(xiàn)象而導(dǎo)致包絡(luò)檢波的結(jié)果嚴(yán)重失真，

3、因此定義一個重要參數(shù)：（1.3）式中，稱為調(diào)幅指數(shù)，或調(diào)幅深度；代表信源信號的最大幅值。一般不超過0.8。下面對AM調(diào)制在頻域上進(jìn)行分析。對于式1.1，我們能夠直接通過傅里葉變換得到其頻域表達(dá)式，如式1.4所示。 (1.4)頻譜如圖2所示：載頻信號AM調(diào)制邊帶圖2 調(diào)幅信號頻譜由于軟件無線電的核心思想是對天線感應(yīng)的射頻模擬信號盡可能地直接數(shù)字化，將其變?yōu)檫m合于數(shù)字信號處理器（DSP）或計算機處理的數(shù)據(jù)流，然后由軟件（算法）來完成各種各樣的功能，使其具有更好的可擴(kuò)展性和應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性，故而對信源信號的各種調(diào)制與解調(diào)過程都是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的。三、實驗步驟：打開該VI，檢查已經(jīng)提供給你的前面板和程序框

4、圖。你需要在程序面板進(jìn)行編程，以完成一個單音信號的幅度調(diào)制。在完成這個VI后，改變載波以及調(diào)制信號的幅度和頻率，能觀察到已調(diào)信號在時域和頻域上的變化。圖3展現(xiàn)了完成程序在運行時的前面板： 圖3 完成程序的前面板1）添加一個“正弦波形”控件，將“載波頻率”控件連接到其頻率輸入端，并將采樣信息中的“每秒采樣率”設(shè)置為10M、波形的采樣數(shù)設(shè)置為“300k”。再在面板上添加一個“Multiply.vi”控件，將第一個“正弦波形”控件的輸出和“載波頻率”控件相乘，輸出連接到“Carrier Signal”圖形顯示控件用來顯示載波信號。2）再添加一個“正弦波形”控件，采樣信息設(shè)置為與第一個控件相同，并將“

5、調(diào)制頻率”和“調(diào)制幅度”控件分別連接到頻率和幅值輸入端。3）添加兩個“轉(zhuǎn)換到動態(tài)數(shù)據(jù)”控件，分別將兩個“正弦波形”控件的輸出波形轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)。4）添加一個“Add.vi”控件和一個“Multiply.vi”控件，將第二個“正弦波形”控件轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出與“載波幅度”相加后再與第一個“正弦波形”控件轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出相乘。相乘后的輸出連接到“AM Modulated Signal (Time Domain)”圖形顯示控件，用來顯示調(diào)制后的AM信號的時域波形。5）添加一個“ FFT Power Spectrum and PSD.vi”控件，將4）中相乘后的輸出連接到“時間信號”輸入端，

6、并將“顯示為dB”輸入端設(shè)置為True。最后將控件的輸出連接到“AM Modulated Signal (Frequency Domain)” 圖形顯示控件，用來顯示調(diào)制后的AM信號的頻域波形。以下為可視化程序框圖：單擊運行按鈕來執(zhí)行你的VI，改變載波、調(diào)制幅值和頻率取值，查看這些參數(shù)對信號幅度調(diào)制過程的影響。四、結(jié)論及分析：我們小組按照要求的實驗步驟連接各個控件，并且改變載波、調(diào)制幅值和頻率取值，看到了這些參數(shù)對信號幅度調(diào)制過程的影響，下面是得到的其中圖像之一。五、遇到的問題及解決方法：AM調(diào)制相對來說FM調(diào)制更簡單，所以本次試驗過程中暫沒有遇到大問題六、擴(kuò)展問題：1.幅度調(diào)制中為什么要抑制

7、載波？對于AM信號來說抑制載波的雙邊帶信號可以增加多少功效？在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，仍占據(jù)大部分功率，如果抑制載波分量的發(fā)送，就能夠提高功率效率，這就抑制載波雙邊帶調(diào)制DSB，簡稱雙邊帶調(diào)制（DSB）。DSB的調(diào)制效率為100%。2、簡述DSB、SSB、VSB的概念和實現(xiàn)方式。分析并比較DSB和SSB的抗噪聲性能。概念：均為幅度調(diào)制，AM是調(diào)幅，帶載波；DSB是抑制載波的調(diào)幅，可增加功率效率，但兩個邊帶均傳輸相同的信息；SSB單邊帶抑制了一個邊帶，相對DSB減少了一半帶寬，因此帶寬效率翻番，其中，抑制下邊帶的稱為USB，抑制下邊帶的稱為LSB，兩個邊帶也可以分別傳輸不同的信息，稱為

8、ISB；由于單邊帶實現(xiàn)上對濾波器要求較高，因此在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)殘留邊帶，即VSB。實現(xiàn)方式：DSB：時域：SDSB(t) = m(t) cos t 頻域：SDSB(w) = 1/2M(w+ w0) + 1/2M(w- w0)SSB:時域：SLSB(t) =1/2m(t) cos wot +1/2m(t) sin wot頻域：SLSB(w) = SDSB * HL(w)VSB：時域：SVSB(t) =1/2m(t) cos wot +1/2m(t) sin wot頻域：SVSB(w) =1/2M(w+wo) +M(w-wo)*HVSB(w)DSB與SSB抗噪聲性能比較：從表面上看，DSB：G=2，

9、SSB：G=1，但不能說雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶一倍。 實際上，由于雙邊帶系統(tǒng)的帶寬DSB是單邊的2倍，故噪聲功率的輸入也大于2倍，盡管G相差2倍，兩者抵消。實際上，雙邊帶和單邊的抗噪性能是相同的。2.根據(jù)已學(xué)知識簡述幅度調(diào)制有哪些解調(diào)方式，它們的基本原理是什么，各有什么優(yōu)缺點？相干解調(diào)由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號優(yōu)缺點：相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的的載波。如果同頻同相位條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復(fù)。但是若不考慮載波的恢復(fù)則得到的波形失真小。包絡(luò)檢波圖3-4為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路及其輸出波形

10、，電路由二極管D、電阻R和電容C組成。當(dāng)RC滿足條件 時，包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號的包絡(luò)十分相近，即包絡(luò)檢波器輸出的信號中，通常含有頻率為wc的波紋，可由LPF濾除。包絡(luò)檢波法屬于相干解調(diào)法，其特點是：解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；解調(diào)電路簡單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號，大大降低實現(xiàn)難度。故幾乎所有的調(diào)幅（AM）式接收機都采用這種電路。 3、什么是門限效應(yīng)？AM信號采用包絡(luò)檢波時為什么會產(chǎn)生門限效應(yīng)？為什么相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)。門限效應(yīng)，就是當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低一個特定的數(shù)值后，檢波器的輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象。AM信號調(diào)制的是幅度，當(dāng)幅度比較低的時候，是可以正常的，但一旦同幅度超過了某一級器件的最高電壓范圍時，就會發(fā)生削頂失真，信號越強，那么信號中位于最高輸出電壓的時間就越長，這種情況就叫信號的阻塞。噪聲與信號可以分開進(jìn)行解調(diào)，而解調(diào)器輸出端總是單獨存在有用信號項。七、經(jīng)驗體會： （1）通過這次試驗，我們復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的相關(guān)知識，了解了幅度調(diào)制中要抑制載波的原因，對于AM信號來說抑制載波的雙邊帶信號可以增加功效，復(fù)習(xí)了DSB、SSB、VSB的概念和實現(xiàn)方式，了解了DSB和SSB的抗噪聲性能； （2） 同時，通過本次試驗，我們更加了解了如何應(yīng)用Labvie