内蒙古工业大学通信系统仿真MATLAB仿真.docx

实验二 振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真一、实验目的：1、深入理解各种振幅调制与解调制电路的工作原理；2、掌握振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真方法。二、实验要求：1、熟悉振幅调制与解调制电路的工作原理及主要性能；2、掌握振幅调制与解调制电路MATLAB仿真的建模过程。三、实验内容及步骤：1、编写matlab程序实现AM振幅调制与解调制的设计与仿真；1）设计AM振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变;载波信号的幅度A和频率F可变，调制度ma可变；2）绘制调制信号u11、载波信号uc1和已调波信号uaml的时域波形图和频谱图 （要求谱线清晰）；3）要求调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制 信号u12、载波信号uc1和已调波信号uam2的时域波形图和频谱图（要求谱线 清晰）；4）用同步检波对已调波信号uam1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号 u11和解调后的信号y11，并绘制这两个信号的频谱图；5）用同步检波对已调波信号uam2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号 u12和解调后的信号y12,并绘制这两个信号的频谱图。2、编写matlab程序实现DSB振幅调制与解调制的设计与仿真；1）设计DSB振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变；载波信号的幅度A和频率F可变；2）绘制调制信号u21、载波信号uc2和已调波信号udsb 1的时域波形图和频谱 图（要求谱线清晰）；3）要求调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制 信号u22、载波信号uc2和已调波信号udsb2的时域波形图和频谱图（要求谱线 清晰）；观察相位突变点处的波形；4）用同步检波对已调波信号udsb1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u21和解调后的信号y21,并绘制这两个信号的频谱图；5)用同步检波对已调波 信号udsb2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u22和解调后的信号y22, 并绘制这两个信号的频谱图。四、实验报告：1、给出AM、DSB振幅调制与解调制仿真电路的设计思路；通过将低频的调制信号搭载在高频的载波信号上实现信号的传递，在已调波中， 载波的信号在已调波的包络中控制着载波幅度的变化，再通过借条实现信息的恢 复，公式如下所示：V=Ucm(1+ma*cos t)*coswct二Ucm*coswct+Ucm*ma*cos t*coswct单输入AM波的调制：1)、通过实验要求Mat lab编写程序如下所示：function u11,uc1,uam1=AM(A1,F1,A2,F2,ma)fs=20*max(F1,F2);t=0:1/fs:2/min(F1,F2);u11=A1*cos(2*pi*F1*t); % 调制uc1=A2*cos(2*pi*F2*t); % 载波uam1=(1+ma*(u11/A1).*(uc1/A2); %AM 振幅subplot(3,1,1);plot(t,u11);grid onsubplot(3,1,2);plot(t,uc1);grid onsubplot(3,1,3);plot(t,uam1);grid onX=fftshift(fft(u11);Y=fftshift(fft(uc1);Z=fftshift(fft(uam1);figure;F=linspace(-fs/2,fs/2,length(t);% 元素的分割命令subplot(3,1,2);plot(F,abs(Y);grid onsubplot(3,1,3);plot(F,abs(Z);grid onsubplot(3,1,1);plot(F,abs(X);grid onfigure;F=linspace(-fs/2,fs/2,length(t);subplot(3,1,1);plot(F(1.5*2/min(F1,F2)*fs/4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4),abs(X(1.5*2/min(F1,F2)*fs/4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(1.5*2/min(F1,F2)*fs/4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4),abs(Y(1.5*2/min(F1,F2)*fs/4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(1.5*2/min(F1,F2)*fs/4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4),abs(Z(1.5*2/min(F1,F2)*fs/ 4:2.5*2/min(F1,F2)*fs/4);grid on程序的程序名为“AM.m”，当在matlab命令窗口输入：AM(1, 200, 1, 3200, 0.5)时如下所示各种波形。2)、单输入的AM调制波、载波和已调波的图如下图2-1所示：通过编程实现了单输入AM波的调制调制信号u11、载波信号uc1和已调波 信号uaml的图形清晰，如上所示。3）、绘制调制信号ull、载波信号ucl和已调波信号uaml的时域波形图如下图2-2所示：图2-2时域波形图4）、绘制调制信号ul2、载波信号ucl和已调波信号uam2的频谱图，如下图2-3所示：图2-3频谱图AM单输入的解调1)、调制程序如上所述，解调程序设计如下所示：s=uam1.*uc1;Rp=3;%信号衰减幅度Rs=60;%信号衰减幅度Wp=40/500;%通带截止频率Ws=150/500;%阻带截止频率n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%阶数 nb,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%传递函数分子分母 b，aX1=5*filter(b,a,s);figure;subplot(2,1,1);plot(t,u11);grid onsubplot(2,1,2);plot(t,X1);grid on2)、同步检波的解调图如下图2-4所示：图2-4同步检波的解调图多输入的AM波的调制与解调；1)、输入三个调制信号的叠加与一个载波分别是u12和uc2,根据公式:V=Ucm(1+ma*cos Q t)*coswct以及实验要求编写matlab程序如下所示:i=1function y=AM2(Ac,Fc,ka,A1,F1,A2,F2,A3,F3)F=min(F1,F2);f=max(F1,max(F2,F3);T=0:1/(10*Fc):6/min(F,F3);% 抽样ul2二A1*cos(2*pi*F1*T)+A2*cos(2*pi*F2*T)+A3*cos(2*pi*F3*T);% 调制信 号uc2=Ac*cos(2*pi*Fc*T);% 载波信号u=(ka*A1/Ac)*cos(2*pi*F1*T) + (ka*A2/Ac)*cos(2*pi*F2*T) + (ka*A3/Ac)* cos(2*pi*F3*T);uam2=Ac*(1+u).*cos(2*pi*Fc*T);%AM 已调波信号subplot(3,1,1);plot(T,ul2,'r');grid;ylabel('ul2');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(T,uc2,'r');grid;ylabel('uc2');xlabel('t');subplot(3,1,3);plot(T,uam2,'r');grid;ylabel('uam2');xlabel('t');X=fftshift(fft(ul2);%快速 dft 变换Y=fftshift(fft(uc2);Z=fftshift(fft(uam2);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);% 元素的分割命令m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid on%检波信号figure;s=uam2.*uc2;%同步检波生成信号Rp=3;%通带最大波纹Rs=60;%阻带最小衰减Wp=f/Fc;%通带截止频率(数字滤波器时为频率与抽样频率的比值)Ws=f/Fc+f/Fc*3;%阻带截止频率(数字滤波器时为频率与抽样频率的比值) n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%确定椭圆滤波器最小阶数和截止频率 b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%确定传递函数分子分母b，aX1=5*filter(b,a,s);% 滤除高频信号subplot(2,1,2);plot(T,ul2);grid on subplot(2,1,1);plot(T,X1);grid on 编写程序命名为AM2.m，实验结论如下所示。2)、当在 matlab 命令窗口键入:AM2(1,3200,0.5,1,200,1.2,250,0.8,150)时所得其输入图2-5和调制波2-6如下所示：图2-5调制波、载波以及已调波图2-6时域波形图3）、同步检波的解调如下图2-7所示:图2-7同步检波的解调通过以上实验输入波形以及解调波图形比较，能够实现调制解调，只是在幅度上 出现差异，但是在频率上基本上保持一致。单输入的DSB的调制与解调1)、根据实验要求以及公式：V=k*u (t)*uc(t)，编写单输入的DSB程序如下所示：function u11,uc1,udsb1=DSB1(Ac,Fc,ka,A1,F1)T=0:1/(10*Fc):6/F1;% 抽样ul1=A1*cos(2*pi*F1*T);% 调制信号uc1=Ac*cos(2*pi*Fc*T);% 载波信号udsb1=ka*Ac*ul1.*cos(2*pi*Fc*T);%DSB 已调波信号subplot(3,1,1);plot(T,ul1,'r');grid;ylabel('ul1');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(T,uc1,'r');grid;ylabel('uc1');xlabel('t');subplot(3,1,3);plot(T,udsb1,'r');grid;ylabel('uam1');xlabel('t');X=fftshift(fft(ul1);%快速 dft 变换Y=fftshift(fft(uc1);Z=fftshift(fft(udsb1);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);% 取变换范围和点数m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid onfigure;s=udsb1.*uc1;%同步检波生成信号Rp=3;%通带最大波纹Rs=60;%阻带最小衰减Wp=F1/Fc;%通带截止频率(数字滤波器时为频率与抽样频率的比值)Ws=F1/Fc+F1/Fc*3;%阻带截止频率n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%确定椭圆滤波器最小阶数和截止频率b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%确定传递函数分子分母b, aX1=5*filter(b,a,s);% 滤除高频信号subplot(2,1,2);plot(T,ul1);grid onsubplot(2,1,1);plot(T,X1);grid on文件储存名为DSB1.m，当在matlab命令窗口键入：DSB1(1,3200,0.7,1,200)， 所得结果如下所示：2)、已知调制波、载波以及已调波的图形如下图2-8，频域图2-9以及同步检 波的解调图2-10所示。图2-8制波、载波以及已调波图2-9频域图图2-10同步检波的解调图通过以上实验输入波形以及解调波图形比较，能够实现调制解调，只是在幅 度上出现差异，但是在频率上基本上保持一致。多输入的DSB的调制与解调1）、根据实验要求编写多输入的DSB调制与解调程序如下所示:function y=DSB2(Ac,Fc,ka,A1,F1,A2,F2,A3,F3)F=min(F1,F2);f=max(F1,max(F2,F3);% 求频率最大值T=0:1/(10*Fc):6/min(F,F3);% 抽样ul2二A1*cos(2*pi*F1*T)+A2*cos(2*pi*F2*T)+A3*cos(2*pi*F3*T);% 生成调 制信号uc2=Ac*cos(2*pi*Fc*T);% 载波信号uam2=ka*Ac*ul2.*cos(2*pi*Fc*T);%DSB 已调波信号subplot(3,1,1);plot(T,ul2,'r');grid;ylabel('ul2');xlabel('t');subplot(3,1,2);plot(T,uc2,'r');grid;ylabel('uc2');xlabel('t'); subplot(3,1,3);plot(T,uam2,'r');grid;ylabel('uam2');xlabel('t');X=fftshift(fft(ul2);%做快速 dft 变换并移位Y=fftshift(fft(uc2);Z=fftshift(fft(uam2);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);% 取变换范围和点数m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid onfigure;s=uam2.*uc2;%同步检波生成信号Rp=3;%通带最大波纹Rs=60;%阻带最小衰减Wp=f/Fc;%通带截止频率(数字滤波器时为频率与抽样频率的比值)Ws=f/Fc+f/Fc*3;%阻带截止频率(数字滤波器时为频率与抽样频率的比值) n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%确定椭圆滤波器最小阶数和截止频率 b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%确定传递函数分子分母b，aX1=5*filter(b,a,s);% 滤除高频信号subplot(2,1,2);plot(T,ul2);grid onsubplot(2,1,1);plot(T,X1);grid on已知将文件名存储为DSB.m在matlab命令窗口键入如下所示：DSB2(1,3200,0.5,1,200,1.2,250,0.8,150)所得结果如下所示：2)、多输入的DSB调制波、载波以及已调波如下图2-11所示，还有频域图2-12以及同步检波的解调图2-13如下所示：图2-11多输入的DSB调制波、载波以及已调波图2-12频域图图2-13同步检波的解调图通过以上实验输入波形，已调波以及解调波图形比较，大体上能够实现调制 解调，只是在幅度上出现差异，但是在频率上基本上保持一致。五、实验总结通过对单输入和多输入的AM以及DSB波进行调制和解调，结合Mat lab知识 进行仿真实验，将低频信号和高频信号进行叠加，通过电路的传输，所形成的的 带有包络的信号就是所需要的调制信号。调制信号改变了已调波的幅度，但是没 有改变它的频率，它的频率受载波信号控制°DSB波也是如此，它们两者只是在 形成已调波时有所差异。六、体会心得通过此次实验的仿真，让我们首先对于AM和DSB波的调制以及解调有了更 加系统的理解和掌握，知道和掌握了 Matlab进行仿真的方法和过程。这是最大 的收获。