基于Matlab的模擬通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)

1、目錄摘要-4第1章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求-4 1、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容-4 2、課程設(shè)計(jì)的要求-4第2章 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)-5 1、通信系統(tǒng)的概念-5 2、調(diào)制和解調(diào)的概念-6第3章 MATLAB軟件及功能介紹-7 1、MATLAB軟件簡(jiǎn)介-7 2、GUI功能簡(jiǎn)介-7 3、基于MATLAB相關(guān)函數(shù)介紹-8第4章 四種模擬信號(hào)的調(diào)制解調(diào)-10 1、AM的調(diào)制與解調(diào)-10 2、DSB的調(diào)制與解調(diào)-13 3、SSB的調(diào)制與解調(diào)-16 4、FM的調(diào)制與解調(diào)-19 5、GUI界面的設(shè)計(jì)-23第5章 總結(jié)與結(jié)束語(yǔ)-25 1、各調(diào)制解調(diào)方式性能分析總結(jié)-25 2、結(jié)束語(yǔ)-26參考文獻(xiàn)-26摘要：通信系統(tǒng)是用以完

2、成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，作用是將信息從信源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地。調(diào)制與解調(diào)在信息的傳輸過程中占據(jù)著重要的地位，是不可或缺的，因此研究系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程就極為重要.MATLAB是集數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、圖像處理及系統(tǒng)仿真等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言,它強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算和圖形可視化的功能以及豐富的工具箱,為通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程的分析提供了極大的方便.本次課程設(shè)計(jì)首先介紹了通信系統(tǒng)的概念，進(jìn)而引出調(diào)制和解調(diào)，然后介紹了我們常用的幾種調(diào)制和解調(diào)的方法。由于MATLAB具有的強(qiáng)大功能所以詳細(xì)介紹了MATLAB通信系統(tǒng)工具箱，并給出了基于MATLAB的通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用MATL

3、AB仿真軟件進(jìn)行仿真。第一章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1）。編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) AM的調(diào)制與解調(diào)； 2)。編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) DSB的調(diào)制與解調(diào); 3）.編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) SSB 的調(diào)制與解調(diào);4）。編寫 MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) FM的調(diào)制與解調(diào);5）。調(diào)用GUI實(shí)現(xiàn)以上相應(yīng)的波形。2、課程設(shè)計(jì)的要求1）。掌握線性幅度（AM、DSB、SSB）的調(diào)制和解調(diào)原理,以及非線性角度（FM)的調(diào)制與解調(diào)原理。2）.學(xué)會(huì)Matlab仿真軟件在幅度調(diào)制與解調(diào)和角度調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用.3）。掌握參數(shù)設(shè)置方法和性能分析方法。4）。通過實(shí)驗(yàn)中波形的變換,學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4、。5)。學(xué)習(xí)掌握如何生成GUI界面以及如何使用它來(lái)顯示相應(yīng)的波形。 第二章 通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)1、 通信系統(tǒng)的概念通信是為了傳輸信息,通信系統(tǒng)就是將信息從信源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地，對(duì)于電通信來(lái)說(shuō)，首先要把消息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后經(jīng)過發(fā)送設(shè)備，將信號(hào)送入信道，在接收端利用接受設(shè)備對(duì)接收信號(hào)作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來(lái)的消息，這一過程可利用圖1所示的通信系統(tǒng)一般模型來(lái)概括。接收設(shè)備信道發(fā)送設(shè)備 (發(fā)送端） (接收端） 信息源受信者噪聲源 圖 1 通信系統(tǒng)的一般模型通信（Communication）傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以分成兩大類：一類稱為連續(xù)消息;另一類稱為離散消息。消息的傳遞是通

5、過它的物理載體電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，按信號(hào)參量的取值不同，可以把信號(hào)分為兩類：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào).通常按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)的可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。1）.模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，其模型如圖2所示,其中包含兩種重要變換。第一種變換是，在發(fā)送端把連續(xù)消息變換成原始電信號(hào)，在接收端進(jìn)行相反的變換,這種變換由信源和信宿來(lái)完成,通常稱為原始電信號(hào)為基帶信號(hào)，基帶的意思是指信號(hào)的頻譜從零頻附近開始。有些信道可以直接傳輸基帶信號(hào),而以自由空間作為信道的無(wú)線電傳輸卻無(wú)法直接傳輸這些信號(hào)。因此，模擬通信系統(tǒng)中常常需要進(jìn)行第二種變換:把基

6、帶信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào),并在接收端進(jìn)行反變換。完成這種變換和反變換的通常是調(diào)制器和解調(diào)器1。噪聲源調(diào)制器模擬信息源信道受信者解調(diào)器圖2 模擬通信系統(tǒng)模型型2.調(diào)制和解調(diào)的概念調(diào)制：把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程,廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱為載波調(diào)制）。在無(wú)線通信中和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制均指載波調(diào)制。 載波調(diào)制，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程,使載波的某一個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。調(diào)制信號(hào)是指來(lái)自信源的消息信號(hào)（基帶信號(hào))，這些信號(hào)可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)稱為載波，它可以是正弦波，也可以是非正弦波(如周期性脈

7、沖序列).載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)，它含有調(diào)制信號(hào)的全部特征。 解調(diào)：將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)，是調(diào)制的逆過程.調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣.解調(diào)可以分為正弦波解調(diào)（有時(shí)也稱為連續(xù)波解調(diào))。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號(hào)解調(diào)、殘留邊帶信號(hào)解調(diào)等.同樣，脈沖波解調(diào)也可分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編碼解調(diào)等。 調(diào)制方式有很多，根據(jù)調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào),載波是連續(xù)波（通常是正弦波）還是脈沖序列，相應(yīng)的調(diào)制方式有模擬連續(xù)波調(diào)制(簡(jiǎn)稱模擬調(diào)制）、數(shù)字連續(xù)波調(diào)制（簡(jiǎn)稱數(shù)字調(diào)制）、模擬脈沖調(diào)制和數(shù)字脈沖調(diào)制等。 最重要和最

8、常用的模擬調(diào)制方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。常見的調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶等調(diào)制就是幅度調(diào)制的幾個(gè)典型實(shí)例。 解調(diào)的方法可以分為兩類:相干解調(diào)和非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波）。解調(diào)過程與采用何種解調(diào)方式有關(guān),對(duì)于常規(guī)幅度調(diào)制，一般用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，由于在這種解調(diào)方式中,接收機(jī)對(duì)載波頻率和相應(yīng)精度的了解是無(wú)關(guān)緊要的，所以解調(diào)過程相對(duì)簡(jiǎn)單.對(duì)于DSB調(diào)制和SSB調(diào)制,用相干解調(diào)的方法，它要求在接收機(jī)中有一個(gè)與載波同頻同相的信號(hào)，接收機(jī)中產(chǎn)生所需要的正弦波振蕩器，為本地振蕩器。 數(shù)字通信系統(tǒng)中,采用鍵控調(diào)制方式，這里不一一介紹.第三章 MATLAB軟件及功能介紹1、MATLAB軟件簡(jiǎn)介

9、MATLAB是matrixlaboratory兩個(gè)詞的組合,意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如C、Fortran）的編輯模式,代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平.MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)

10、算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等,主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。編程創(chuàng)造的功能：在命令行或者在手稿里確定單個(gè)行的函數(shù)的匿名的函數(shù),當(dāng)任何表示是真實(shí)的時(shí),有條件的休息點(diǎn)，讓你停止塊意見出于記分員可發(fā)表意見的一個(gè)代碼的整個(gè)部分?jǐn)?shù)學(xué)整數(shù)算術(shù),讓你處理更大的整數(shù)數(shù)據(jù)集合單精度運(yùn)算,線性代數(shù)，F(xiàn)FT和過濾，使你能夠處理更大的單精度數(shù)據(jù)集合更堅(jiān)固的計(jì)算幾何學(xué)程序使用Qhull.1,給更大的對(duì)算法選擇的控制linsolve 功能，使你能夠迅速通過指定系數(shù)的基體的結(jié)構(gòu)解決

11、線性方程序的系統(tǒng)和multipoint邊值問題編程環(huán)境：MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面.包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器.隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，MATLAB的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面,人機(jī)交互性更強(qiáng),操作更簡(jiǎn)單.而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng),極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行,而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)

12、的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。2、 GUI功能簡(jiǎn)介GUI 是 Graphical User Interface 的簡(jiǎn)稱，即圖形用戶界面,通常人機(jī)交互圖形化用戶界面設(shè)計(jì)經(jīng)常讀做“gooee”準(zhǔn)確來(lái)說(shuō) GUI 就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗(yàn)和互動(dòng)操作部分。GUI 是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、美學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué),及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機(jī)系統(tǒng)工程,強(qiáng)調(diào)人機(jī)環(huán)境三者作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。這種面向客戶的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)其目的是優(yōu)化產(chǎn)品的性能，使操作更人性化,減輕使用者的認(rèn)知負(fù)擔(dān),使其更適合用戶的操作需求,直接提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。主要組成部分:多文件界面在一個(gè)窗口之內(nèi)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)管理的方式.這種情況下，窗口的管理簡(jiǎn)單化

13、，但是操作變?yōu)殡p重管理。標(biāo)簽多文件界面的數(shù)據(jù)管理方式中使用的一種界面，將數(shù)據(jù)的標(biāo)題在窗口中并排，通過選擇標(biāo)簽標(biāo)題顯示必要的數(shù)據(jù)，這樣使得接入數(shù)據(jù)方式變得更為便捷。上述中，多文件界面主要是微軟視窗系統(tǒng)采用。而在其他環(huán)境中，通常多是單文件界面，所以無(wú)所謂單一/多文件界面的稱呼問題。菜單將系統(tǒng)可以執(zhí)行的命令以階層的方式顯示出來(lái)的一個(gè)界面.一般置于畫面的最上方或者最下方，應(yīng)用程序能使用的所有命令幾乎全部都能放入。重要程度一般是從左到右，越往右重要度越低。命定的層次根據(jù)應(yīng)用程序的不同而不同，一般重視文件的操作、編輯功能，因此放在最左邊,然后往右有各種設(shè)置等操作，最右邊往往設(shè)有幫助。一般使用鼠標(biāo)的第一按鈕

14、進(jìn)行操作。即時(shí)菜單(又稱功能表）與應(yīng)用程序準(zhǔn)備好的層次菜單不同，在菜單欄以外的地方,通過鼠標(biāo)的第二按鈕調(diào)出的菜單稱為“彈出菜單”.根據(jù)調(diào)出位置的不同，菜單內(nèi)容即時(shí)變化，列出所指示的對(duì)象可以進(jìn)行的操作。圖標(biāo)顯示在管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)，或者顯示應(yīng)用程序本身。數(shù)據(jù)管理程序，即在文件夾中用戶數(shù)據(jù)的管理、進(jìn)行特定數(shù)據(jù)管理的程序的情況下,數(shù)據(jù)通過圖標(biāo)顯示出來(lái).通常情況下顯示的是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或者與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序的圖案。另外，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)的圖標(biāo),一般可以之間完成啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)用程序以后再顯示數(shù)據(jù)本身這兩個(gè)步驟的工作.應(yīng)用程序的圖標(biāo)只能用于啟動(dòng)應(yīng)用程序。按鈕菜單中，利用程度高的命令用圖形表示出來(lái)，配置在應(yīng)用程

15、序中，成為按鈕。應(yīng)用程序中的按鈕，通?？梢源娌藛?一些使用程度高的命令，不必通過菜單一層層翻動(dòng)才能調(diào)出，極大提高了工作效率.但是，各種用戶使用的命令頻率是不一樣的，因此這種配置一般都是可以由用戶自定義編輯。3、基于MATLAB相關(guān)函數(shù)介紹1）.plot功能：線型繪圖函數(shù)。格式：plot（x)plot（x，y）說(shuō)明：plot(x)是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)用方式， x是長(zhǎng)度為n的數(shù)值向量.plot(x)的作用是在坐標(biāo)系中順序地用直接連接頂點(diǎn)i，x(i)，i=1，2，,n生成一條折線。當(dāng)向量元素充分多時(shí)， 即可生成一條光滑的曲線。2）。subplot功能：多坐標(biāo)設(shè)置與定位當(dāng)前坐標(biāo)系.格式：subplot（

16、m，n,k）說(shuō)明:subplot(m，n,k)將圖形窗口分成m行n列mn塊子區(qū)域，按從上到下，從左到右的順序，在第k塊子區(qū)域定義一個(gè)坐標(biāo)系， 使其成為當(dāng)前坐標(biāo)系， 隨后的繪圖函數(shù)將在該坐標(biāo)系輸出圖形。3）。ezplot功能：該命令用來(lái)繪制符號(hào)表達(dá)式的自變量和對(duì)應(yīng)各函數(shù)值的二維曲線。格式： ezplot（F， xmin，xmax，fig)說(shuō)明：其中F是要畫的符號(hào)函數(shù);xmin，xmax是繪圖的自變量范圍，fip是窗口.4）。axis功能：該命令用來(lái)控制坐標(biāo)軸的特性。格式： axis（xmin，xmax， ymin，ymax）說(shuō)明：此為坐標(biāo)范圍,其中xminxmax ，yminymax .5).b

17、utter函數(shù)是用來(lái)計(jì)算求Butterworth數(shù)字濾波器的系數(shù)。所調(diào)用的函數(shù)格式如a,b=butter（N,wn，low'）這是指求N階低通濾波器的系數(shù)。由此也可以求出帯通、高通、帯阻的。并且也可以選擇用其他類型的，如切比雪夫,橢圓型等。6）.filter函數(shù)為濾波函數(shù)，如Y = filter(B,A,X) ，輸入X為濾波前序列，Y為濾波結(jié)果序列,B、A 提供濾波器系數(shù)，B為分子， A為分母 7).size函數(shù)是用來(lái)求某一函數(shù)行和列，如m，n=size(x）；是用來(lái)求函數(shù)x的行數(shù)和列數(shù).8).randn函數(shù)只用來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù),在本次課設(shè)中，該函數(shù)可用來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為在信道中加入的隨機(jī)噪

18、聲。如ni=randn（m，n）為產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)矩陣作為噪聲加入到信道中。9)。int函數(shù)是求積分的函數(shù)，如y=int_x，即x的積分是y。10)。diff函數(shù)是求導(dǎo)的函數(shù),如y=diff_x，即x的倒數(shù)是y.11）。str2num函數(shù)是將我們所輸入的數(shù)正常顯示出來(lái),因?yàn)樵贛ATLAB中，函數(shù)所顯示的數(shù)是ASC碼值,因此，必須用此函數(shù)才能正常顯示我們所想使用的阿拉伯?dāng)?shù)字。12）。hilbert函數(shù),是用來(lái)提取包絡(luò)的,在包絡(luò)檢波中可以運(yùn)用到。其調(diào)用格式為：s=abs(hilbert（s0）； 第四章 四種模擬信號(hào)的調(diào)制解調(diào)1、AM的調(diào)制解調(diào)1）。AM調(diào)制原理基帶信號(hào)中含有直流分量，已調(diào)信號(hào)表達(dá)式:

19、A0：調(diào)制信號(hào)中的直流成分;m（t）:需傳送的原始信號(hào)。由上式可以看出,載波信號(hào)的表達(dá)式為 ，調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式為.在本次課設(shè)中，令A(yù)m為5，并且在m(t）前設(shè)有調(diào)制系數(shù)m來(lái)控制調(diào)制程度。原理框圖如下所示： 2）.AM的解調(diào)原理 AM的解調(diào)為調(diào)制的逆過程，AM解調(diào)可以分為相干解調(diào)和包絡(luò)（非相干解調(diào)）兩種，在本次課設(shè)中，兩種方法我都運(yùn)用到,在下面的內(nèi)容中將會(huì)做一系列的對(duì)比。在相干解調(diào)中，要注意的是我們要加入一個(gè)與原先調(diào)制信號(hào)運(yùn)用到的載波信號(hào)一樣的載波信號(hào)與已調(diào)信號(hào)相乘。本次課設(shè)用到的是相關(guān)解調(diào)。 (1）相干解調(diào)相干解調(diào)也叫同步檢波.解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣,均是頻譜搬移.調(diào)制是把基帶信號(hào)的譜搬到了載頻

20、的位置,這一過程可以通過一個(gè)相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn).解調(diào)則是調(diào)制的逆過程，即把在載頻位置上的已調(diào)信號(hào)的譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn).相干解調(diào)時(shí),為了無(wú)失真的恢復(fù)出原始基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步(同頻同相）的本地載波(稱為相干載波）,它與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)過低通濾波器取出低通分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)適用于所有的線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)，即對(duì)AM、DSB、SSB。在下面的有關(guān)對(duì)DSB、SSB等的相干解調(diào)將不再做解釋.從下面的原理圖我們可以看出來(lái).LPFSam（t）Sp(t） Sd（t)c（t)=coswct 相干解調(diào)的一般模

21、型 （2）.包絡(luò)檢波AM信號(hào)在滿足|m（t）|max=A0的條件下，其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)m（t）的形狀完全相同.因此，AM除了可以采用相干解調(diào)之外，還可以采用包絡(luò)檢波，且一般情況下都采用的是包絡(luò)檢波來(lái)恢復(fù)信號(hào)。包絡(luò)檢波通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。它屬于非相干解調(diào)，因此不需要相干載波.在MATLAB中，提取包絡(luò)我們可以采用希爾伯特函數(shù)來(lái)提取.3）。AM調(diào)制與解調(diào)結(jié)果的實(shí)現(xiàn)與分析(1）。AM調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resett=1:0.00001:1；A0=8；%載波信號(hào)振幅A1=4;調(diào)制信號(hào)振幅A2=2；%已調(diào)信號(hào)振幅f=3000；載波信號(hào)頻率w0=2fpi；m=0。15;%調(diào)制度k=0

22、.5DSB前面的系數(shù)Uc=A0cos(w0t）；載波信號(hào)subplot（421）；plot（t，Uc）;title（'載頻信號(hào)波形'）；axis（0,0。01，-15，15）；subplot(422）；Y1=fft(Uc）；對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換plot（abs（Y1）);title（'載波信號(hào)頻譜);axis(5800，6200，0，1000000）; t=1：0.00001：1； A0=8; 載波信號(hào)振幅A1=4； 調(diào)制信號(hào)振幅A2=2; %已調(diào)信號(hào)振幅f=3000； 載波信號(hào)頻率w0=2fpi; m=0.15; 調(diào)制度 k=0。5 DSB 前面的系數(shù) mes=A

23、1*cos（0.001*w0*t)； 調(diào)制信號(hào) subplot（423）; plot（t，mes）; xlabel(t'),title（調(diào)制信號(hào)'）；subplot（424）； Y2=fft（mes）； 對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs（Y2）)； title(調(diào)制信號(hào)頻譜）; axis(198000，202000，0,1000000)； t=1：0.00001：1； A0=8； %載波信號(hào)振幅 A1=4; %調(diào)制信號(hào)振幅 A2=2; 已調(diào)信號(hào)振幅 f=3000； %載波信號(hào)頻率 w0=2*f*pi； m=0。15; 調(diào)制度 k=0.5 %DSB 前面的系數(shù) mes=

24、A1*cos（0。001w0t）； %消調(diào)制信號(hào) Uam=A2*(1+mmes）。cos（w0）.t)； %AM 已調(diào)信號(hào) subplot（425）; plot（t,Uam)； grid on; title（'AM調(diào)制信號(hào)波形')； subplot（426）; Y3=fft（Uam）； 對(duì)AM已調(diào)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs（Y3),grid; title（'AM調(diào)制信號(hào)頻譜); axis(5950，6050，0，500000)； t=-1:0.00001:1； A0=8; 載波信號(hào)振幅 A1=4; 調(diào)制信號(hào)振幅 A2=2； 已調(diào)信號(hào)振幅 f=3000； 載波信

25、號(hào)頻率 w0=2*f*pi; m=0.15； 調(diào)制度 k=0。5 DSB 前面的系數(shù) mes=A1*cos（0。001*w0*t）; 調(diào)制信號(hào) Uam=A2（1+m*mes）.cos(w0）.t）; AM 已調(diào)信號(hào) Dam=Uam.cos（w0t)； %對(duì)AM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào) subplot（427)； plot（t,Dam)； grid on; title（'濾波前AM解調(diào)信號(hào)波形'）； subplot(428）; Y5=fft(Dam）； % 對(duì)AM解調(diào)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs（Y5）)，grid； title（濾波前AM解調(diào)信號(hào)頻譜'）； axis（1

26、87960,188040，0，200000)；(2) .結(jié)果截圖(3) 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析從左圖中可以載波、調(diào)制信號(hào)的波形，右圖中可以的到個(gè)波形頻率。圖中可以看出實(shí)驗(yàn)得到比較準(zhǔn)確的解調(diào)信號(hào),因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)時(shí)沒有噪聲干擾。另外解調(diào)信號(hào)不過橫軸是因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)有直流分量.2、DSB的調(diào)制與解調(diào)原理1).DSB的調(diào)制原理與AM信號(hào)比較，DSB信號(hào)不存在直流分量，如果輸入基帶信號(hào)沒有直流分量，且h（t）是理想帶通濾波器,則得到的輸出信號(hào)便是無(wú)載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào),或稱雙邊帶抑制載波調(diào)制信號(hào)，簡(jiǎn)稱DSB信號(hào).時(shí)域表達(dá)式： s_dsb(t）=m（t)cosct，m（t）為調(diào)制信號(hào).其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了載波功率，缺點(diǎn)

27、是不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波,較復(fù)雜。2）.DSB的解調(diào)原理 DSB的解調(diào)只能用相干解調(diào),其解調(diào)原理與AM的解調(diào)原理是相同的,參照就行。解調(diào)原理圖可由下圖所示，下圖是在信道中加了噪聲的。我們也可以將噪聲去掉,默認(rèn)為其為理想信道。3)。DSB調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)與分析（1）.DSB調(diào)制解調(diào)代碼cla resett=1：0。00001：1；A0=10；%載波信號(hào)振幅A1=5;%調(diào)制信號(hào)振幅A2=3；已調(diào)信號(hào)振幅f=3000；%載波信號(hào)頻率w0=2*fpi；m=0。15；調(diào)制度k=0。5%DSB前面的系數(shù)Uc=A0cos(w0*t）；載波信號(hào)subplot（421）;plot（t，Uc）;titl

28、e（'載頻信號(hào)波形)；axis（0，0。01，-15，15);subplot（422）；Y1=fft(Uc）；對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換plot（abs(Y1）;title（載波信號(hào)頻譜'）;axis（5800,6200，0，1000000）；t=1：0。00001:1; A0=10； 載波信號(hào)振幅A1=5； %調(diào)制信號(hào)振幅A2=3； 已調(diào)信號(hào)振幅f=3000; 載波信號(hào)頻率w0=2fpi； m=0。15； %調(diào)制度 k=0。5 %DSB 前面的系數(shù) mes=A1cos(0。001w0*t)； 調(diào)制信號(hào) subplot（423); plot（t,mes）; xlabel（t）,t

29、itle（調(diào)制信號(hào)'）；subplot(424）; Y2=fft（mes)； 對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs(Y2）)； title(調(diào)制信號(hào)頻譜'）; axis（198000，202000,0，1000000）； t=1：0。00001：1; A0=10； 載波信號(hào)振幅 A1=5； 調(diào)制信號(hào)振幅 A2=3； %已調(diào)信號(hào)振幅 f=3000； 載波信號(hào)頻率 w0=2fpi； m=0。15； 調(diào)制度 k=0。5 %DSB 前面的系數(shù) Uc=A0。cos（w0*t)； %載波信號(hào) mes=A1*cos(0。001w0t）； 調(diào)制信號(hào) Udsb=kmes。Uc； %DSB

30、已調(diào)信號(hào) subplot（425); plot（t，Udsb)； grid on; title（DSB已調(diào)信號(hào)波形)； axis（0,1，-40,40)； subplot（426）; Y4=fft（Udsb)； % 對(duì)DSB已調(diào)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs（Y4），grid; title（'DSB已調(diào)信號(hào)頻譜'）; axis（193960，194040，0，1300000）；t=-1:0。00001:1； A0=10； %載波信號(hào)振幅 A1=5； 調(diào)制信號(hào)振幅 A2=3; %已調(diào)信號(hào)振幅 f=3000； 載波信號(hào)頻率w0=2*fpi; m=0.15； 調(diào)制度 k=0。5

31、 %DSB 前面的系數(shù) Uc=A0。cos（w0*t）； 載波信號(hào) mes=A1cos（0。001w0*t)； 調(diào)制信號(hào) Udsb=kmes。Uc； DSB 已調(diào)信號(hào) Ddsb=Udsb.cos（w0t); 對(duì)DSB已調(diào)信號(hào)進(jìn)行解調(diào) subplot（427）； plot（t，Ddsb)； grid on； title('濾波前DSB解調(diào)信號(hào)波形');axis（0，1,40,40)； subplot（428）； Y6=fft（Ddsb)； 對(duì)DSB解調(diào)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換 plot（abs(Y6)），grid; title('濾波前DSB解調(diào)信號(hào)頻譜'）；axis（

32、187960，188040，0，1300000)；(2) 。結(jié)果截圖（3） .結(jié)果分析DSB信號(hào)解調(diào)時(shí)采用相干解調(diào),比包絡(luò)檢波器復(fù)雜得多。根據(jù)原理可以很容易設(shè)計(jì)出調(diào)制和解調(diào)的方法來(lái)。結(jié)果跟預(yù)期的一致。由于是在理想狀態(tài)下做的調(diào)制，所以解調(diào)得比較完美。如果是在工程上使用，肯定有或多或少的噪聲干擾,那樣的話必須要在解調(diào)后設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器濾除噪聲.3、SSB的調(diào)制與解調(diào)1）。SSB的調(diào)制原理假定基帶信號(hào)仍然是一個(gè)頻率為1Hz、功率為1的余弦信源m(t),載波是頻率為10Hz，幅值A(chǔ)=2的余弦信號(hào).用相移法產(chǎn)生SSB信號(hào),可用以下的表達(dá)式表示：也就是說(shuō)將基帶信號(hào)m（t）本身乘以余弦信號(hào)本身,對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行

33、希爾伯特變換后與正弦信號(hào)相乘，最后將兩個(gè)乘積相加即可.在MATLAB程序設(shè)計(jì)時(shí)，先設(shè)計(jì)出希爾伯特變換函數(shù)，再按以上步驟實(shí)施，就得到了SSB調(diào)制的程序。2）。SSB的解調(diào)原理SSB的解調(diào)是SSB調(diào)制的逆過程,因?yàn)橐仓荒苡孟喔山庹{(diào),需經(jīng)過模擬相乘器，與相干載波相乘。因?yàn)镾SB的上下邊帶是一樣的,我們單獨(dú)的看是不能看出調(diào)制或解調(diào)出的信號(hào)是上邊帶還是下邊帶，所以我們引入了希爾伯特變換，調(diào)制解調(diào)出的是整個(gè)SSB信號(hào),包括上邊帶與下邊帶.其原理框圖如圖所示:H（w）為單邊帶濾波的傳輸函數(shù)，若具有以下理想高通特性,則可濾除下邊帶；若具有以下理想低通特性，則可濾除上邊帶；實(shí)現(xiàn)SSB的調(diào)制需要設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器，本

34、次課設(shè)我設(shè)計(jì)的是低通濾波器，查 閱資料，用matlab設(shè)計(jì)生成濾波器的系數(shù).3）。SSB調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)與分析（1）.SSB調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resetfm=1；fc=10;am=sqrt（2）；Fs=300；wc=2pi*fc；wm=fm2pi； t=0：1/Fs:1； sm=amcos（wm*t)； 原信號(hào) subplot（421)plot(t，sm）; %原信號(hào)時(shí)域波形 title（'SSB調(diào)制信號(hào)的時(shí)域波形）;xlabel(t）;grid on； s=modulate（sm,fc,Fs，amssb')； %已調(diào)制信號(hào)S=abs（fft（sm）； %傅里葉變換

35、subplot(422）plot（S）； 已調(diào)制信號(hào)頻域波形 title（SSB原始信號(hào)的功率譜'）;xlabel（w);grid on；subplot（423）plot（t，s)； %已調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形 title（SSB已調(diào)信號(hào)時(shí)域波形)；xlabel（t'）;grid on; subplot（424）S=abs（fft（s）;plot（S）； %已調(diào)制信號(hào)頻域波形 title（'SSB已調(diào)信號(hào)的功率譜'）；xlabel（'w);grid on; sp=s.cos（wct）; 乘相干載波 fp=3;fs=15； %設(shè)計(jì)低通濾波器 wp=（2pifp)

36、/Fs;ws=（2pifs）/Fs；alphap=0.5；alphas=40； delta1=（10(alphap/20)1)/(10（alphap/20）+1）；delta2=10（alphas/20）； delta=delta1，delta2；f=fp，fs；m=1，0; L,fpts，mag，wt=remezord(f,m，delta，F(xiàn)s); hn=remez（L,fpts，mag,wt）； %設(shè)計(jì)低通濾波器結(jié)束sd=conv（sp，hn)； %過低通濾波器 SD=abs（fft（sd)）； subplot(425）plot（sd); 解調(diào)后的時(shí)域波形 title（相干解調(diào)后的SSB信

37、號(hào)時(shí)域波形'）； xlabel('t）；grid on；subplot(426)plot(SD）； 解調(diào)后的頻域波形title（'相干解調(diào)后的SSB信號(hào)頻域波形）； xlabel（w);grid on; k=s+awgn(s,10,-10）； 已調(diào)信號(hào)加噪聲 sdk=conv(k,hn）； 加噪聲后解調(diào) subplot（427）plot（sdk）; 加噪聲后解調(diào)得到時(shí)域波形 title(加噪聲后解調(diào)得到時(shí)域波形）； xlabel（t)；grid on;SDK=abs(fft（sdk）)； subplot(428）plot(SDK）； 加噪聲后得到信號(hào)頻域波形 title

38、（'加噪聲后得到信號(hào)頻域波形'）； xlabel(w)；grid on；（2） 。實(shí)驗(yàn)截圖(3) 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本次課設(shè)SSB調(diào)制的最大困難在于設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)低通濾波器，只要將濾波器設(shè)計(jì)好了，其他步驟與DSB的相似。從圖中可以看出，得到的結(jié)果還是比較理想的，原因是我的本次試驗(yàn)都在理想狀態(tài)下進(jìn)行的,并未加任何噪聲。4、FM的調(diào)制與解調(diào)原理 1）。FM的調(diào)制原理 FM調(diào)制是一種非線性的調(diào)制,頻率調(diào)制的一般表達(dá)式為: 角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為式中：A為載波的恒定振幅；為信號(hào)的瞬時(shí)相位,記為；為相對(duì)于載波相位的瞬時(shí)相位偏移;是信號(hào)的瞬時(shí)角頻率,記為；而稱為相對(duì)于載頻的瞬時(shí)頻偏。所謂頻率調(diào)制

39、（FM），是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，即式中:為調(diào)頻靈敏度。 這時(shí)相位偏移為：,代入角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式，可得調(diào)頻信號(hào)為：2）。FM的解調(diào)原理FM的解調(diào)也可以分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。并且有窄帶和寬帶兩種。在本次課設(shè)中，我選擇的是窄帶。窄帶的相干解調(diào)原理框圖如下所示：微分LPFBPFfm(t）Si（t) C（t）窄帶信號(hào)的相干解調(diào)這種解調(diào)方法與線性調(diào)制中的相干解調(diào)一樣,要求本地載波與調(diào)制載波同步,否則將使解調(diào)信號(hào)失真. 下面介紹非相干解調(diào)的方法與原理，其框圖如下所示： FM的非相干解調(diào)模型非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成,其方框圖如上圖所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信

40、號(hào)和噪聲,限幅器是為了消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來(lái)限制帶外噪聲，使調(diào)頻信號(hào)順利通過。鑒頻器中的微分器把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波,然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過低通濾波器取出調(diào)制信號(hào).本次FM解調(diào)采用非相關(guān)解調(diào)。3）。FM的調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)與分析(1）.FM調(diào)制解調(diào)程序代碼cla resett0=2； tz=0。0001； %時(shí)間向量精度 fs=1/tz; %設(shè)定抽樣頻率t=-t0:tz：t0; 產(chǎn)生時(shí)間向量 kf=5； 設(shè)定壓控振蕩器系數(shù) fc=10; 設(shè)定載波頻率 kd=0.8； 設(shè)定鑒頻增益/鑒頻器靈敏度m_fun=cos(2*pi*t）; int_m(

41、1)=0; %對(duì)m_fun積分 for i=1：length(t）1 int_m（i+1）=int_m（i)+m_fun(i）*tz； endx=sqrt（2）cos（2pi*fct+kfint_m）; 調(diào)制信號(hào) y=m_fun.*kdkf； 解調(diào)信號(hào) z=sqrt(2）（2*pifc+kf*m_fun)。*sin（2pi*fct+kfint_m）；Nf=409632； M=fft（m_fun，Nf)； %對(duì)原始信號(hào)快速傅里葉變換 f=0:1：Nf1。/Nf.fs； X=fft(x，Nf）; 對(duì)已調(diào)信號(hào)快速傅里葉變換Y=fft（y，Nf）; %對(duì)解調(diào)信號(hào)快速傅里葉變換 Z=fft（z，Nf）；

42、subplot(421） 生成原始信號(hào)的時(shí)域圖形plot（t，m_fun（1:length（t）,'linewidth,2）; title（原始信號(hào)的時(shí)域圖形）；xlabel（'時(shí)間/s）； legend（'m(t）) subplot(422) 生成原始信號(hào)的頻域圖形h1=plot（f,abs（fftshift(M）/max(abs(M)），linewidth，1）；title（'原始信號(hào)的頻域圖形'）; xlabel('頻率/Hz）； legend（M（f)）; subplot（423) %生成已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖形plot（t，x(1：lengt

43、h（t)），linewidth，2);title（已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖形)； xlabel(時(shí)間/s')；legend(x（t）； subplot(424)； %生成已調(diào)信號(hào)的頻域圖形plot(f，abs（fftshift(X)）/max（abs（X）,linewidth',1)；title（'已調(diào)信號(hào)的頻域圖形）; xlabel(頻率/Hz)； legend（X(f）)； subplot（425） 鑒頻微分電路輸出plot（t,z(1：length（t）),'linewidth，2）； title（鑒頻微分電路輸出的時(shí)域圖形'）；xlabel（時(shí)間/s);

44、legend('z（t）'）； subplot（426）plot(f,abs（fftshift(Z)）/max(abs（Z）,linewidth,1); title(鑒頻微分電路輸出頻域圖形'）；xlabel('頻率/Hz）； legend（Z（f)；subplot（427) 生成解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖形 plot（t，y（1:length（t）)，linewidth'，2）；title（'解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖形）；xlabel（'時(shí)間/s）；legend（y（t)）； subplot(428） %生成解調(diào)信號(hào)的頻域圖形 plot（f，abs（ff

45、tshift（Y）)/max（abs（Y）,'linewidth，1); title（'解調(diào)信號(hào)的頻域圖形）;xlabel('頻率/Hz')； legend('Y(f）'）；（2） 。結(jié)果截圖（3） 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析該結(jié)果圖為FM的調(diào)制以及在非相干解調(diào)下的解調(diào)波。在實(shí)驗(yàn)過程中，我發(fā)現(xiàn)解調(diào)出來(lái)的波的平滑度與濾波器的結(jié)束有關(guān)，與濾波器系數(shù)有關(guān)，誤差總是存在的，所以在選擇濾波器的時(shí)候很重要。 5、 GUI設(shè)計(jì)的過程1)。設(shè)計(jì)過程GUI創(chuàng)建包括界面設(shè)計(jì)和控件編程兩部分，主要步驟如下.第一步：通過設(shè)置GUIDE應(yīng)用程序的選項(xiàng)來(lái)運(yùn)行GUIDE；第二步：使用界面設(shè)計(jì)編輯器進(jìn)行面設(shè)計(jì)；第三步：編寫控件行為響應(yīng)控制（即回調(diào)函數(shù)）代碼。這是進(jìn)入GUI界面的第一步,根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，在控制面板上編輯出下列的界面,在編輯時(shí)應(yīng)該注意如何使用控件，在本次課設(shè)中用到的控件有： (1）坐標(biāo)軸：默認(rèn)的標(biāo)簽（Tag)屬性值為“橫坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置",字號(hào)大小可以自己設(shè)定，我設(shè)置的是12； (2)面板:設(shè)置面板是為了標(biāo)記某個(gè)區(qū)域代表的是什么，這樣使人看了一目了然;(3）靜態(tài)文本框:在面板內(nèi)部添加，添加之后，他自己本身不會(huì)改變，當(dāng)然也不會(huì)