基于Matlab的模擬通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)參考模板

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)-162 / 29 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：

2、通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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)

3、現(xiàn)，運(yùn)用MATLAB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(xiě) MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) AM的調(diào)制與解調(diào)； 2）.編寫(xiě) MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) DSB的調(diào)制與解調(diào)； 3）.編寫(xiě) MATLAB 程序?qū)崿F(xiàn) SSB 的調(diào)制與解調(diào)；4）.編寫(xiě) 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(guò)實(shí)驗(yàn)中波形的變

4、換，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。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(guò)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(guò)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

5、離散消息。消息的傳遞是通過(guò)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(kāi)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

6、需要進(jìn)行第二種變換：把基帶信號(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(guò)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(guò)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

7、可以是非正弦波（如周期性脈沖序列）。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(guò)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)

8、字脈沖調(diào)制等。 最重要和最常用的模擬調(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(jiàn)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(guò)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(guò)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

9、介紹1、MATLAB軟件簡(jiǎn)介MATLAB是matrix&laboratory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)

10、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)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(jiàn)出于記分員可發(fā)表意見(jiàn)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(guò)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，

11、使你能夠迅速通過(guò)指定系數(shù)的基體的結(jié)構(gòu)解決線性方程序的系統(tǒng)和multipoint邊值問(wèn)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(guò)編

12、譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)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“goo-ee”準(zhǔn)確來(lái)說(shuō) GUI 就是屏幕產(chǎn)品的視覺(jué)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)

13、據(jù)管理的方式。這種情況下，窗口的管理簡(jiǎn)單化，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(guò)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(wèn)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(huà)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，

14、最右邊往往設(shè)有幫助。一般使用鼠標(biāo)的第一按鈕進(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(guò)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(guò)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

15、用程度高的命令用圖形表示出來(lái)，配置在應(yīng)用程序中，成為按鈕。應(yīng)用程序中的按鈕，通?？梢源娌藛巍Ｒ恍┦褂贸潭雀叩拿?，不必通過(guò)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)

16、置與定位當(dāng)前坐標(biāo)系。格式：subplot(m,n,k)說(shuō)明：subplot(m,n,k)將圖形窗口分成m行n列m*n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(huà)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xm

17、inxmax ，yminymax 。5）.butter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)

18、產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為在信道中加入的隨機(jī)噪聲。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

19、號(hào)中含有直流分量，已調(diào)信號(hào)表達(dá)式：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(guò)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

20、搬移。調(diào)制是把基帶信號(hào)的譜搬到了載頻的位置，這一過(guò)程可以通過(guò)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(guò)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(guò)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(

21、t)=coswct 相干解調(diào)的一般模型 （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

22、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)Uc=A0*cos(w0*t);%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

23、=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) 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;

24、%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=A1*cos(0.001*w0*t); %消調(diào)制信號(hào) Uam=A2*(1+m*mes).*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(5950,6

25、050,0,500000); 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(w0*t); %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'); s

26、ubplot(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(187960,188040,0,200000);(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(méi)有噪聲干擾。另外解調(diào)信號(hào)不過(guò)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(méi)有直流分量，且h(t)是理想帶通濾

27、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)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

28、;%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)Uc=A0*cos(w0*t);%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=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)

29、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=A1*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=10; %載波信號(hào)振幅

30、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*f*pi; 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(0.001*w0*t); %調(diào)制信號(hào) Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 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(a

31、bs(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*f*pi; 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(0.001*w0*t); %調(diào)制信號(hào) Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已調(diào)信號(hào) Ddsb=Udsb.*cos(w0*t); % 對(duì)DSB已調(diào)信號(hào)進(jìn)行

32、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(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)

33、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(guò)程，因?yàn)橐仓荒苡孟?/p>

34、干解調(diào)，需經(jīng)過(guò)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;

35、wc=2*pi*fc;wm=fm*2*pi; t=0:1/Fs:1; sm=am*cos(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 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

36、 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(wc*t); %乘相干載波 fp=3;fs=15; %設(shè)計(jì)低通濾波器 wp=(2*pi*fp)/Fs;ws=(2*pi*fs)/Fs;alphap=0.5;alphas=40; de

37、lta1=(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,Fs); hn=remez(L,fpts,mag,wt); %設(shè)計(jì)低通濾波器結(jié)束sd=conv(sp,hn); %過(guò)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信號(hào)時(shí)域波形'); xlabel('t');gr

38、id 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

39、域波形 title('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；

40、而稱為相對(duì)于載頻的瞬時(shí)頻偏。所謂頻率調(diào)制（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

41、，其方框圖如上圖所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信號(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(guò)。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(guò)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

42、m_fun=cos(2*pi*t); int_m(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(2*pi*fc*t+kf*int_m); %調(diào)制信號(hào) y=m_fun.*kd*kf; %解調(diào)信號(hào) z=-sqrt(2)*(2*pi*fc+kf*m_fun).*sin(2*pi*fc*t+kf*int_m);Nf=4096*32; M=fft(m_fun,Nf); %對(duì)原始信號(hào)快速傅里葉變換 f=0:1:Nf-1./Nf.*fs; X=fft(x,Nf); %對(duì)已調(diào)信號(hào)快速傅

43、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);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'

44、;); 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:length(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

45、'); 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');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'

46、);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(fftshift(Y)/max(abs(Y),'linewidth',1); title('解調(diào)信號(hào)的頻域圖形&#

47、39;);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(guò)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(guò)程1）.設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(xiě)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