常规调幅(am)和抑制载波双边带(dsb)调制与解调实验.docx

常规调幅(AM)和抑制载波双边带(DSB )调制与解调实验实验类 型(Experimental type ) Matlab 实现设计性实验二、 实验目的(Experimental purposes)1. 掌握振幅调制(amplitude demodulation, AM 以及 DSB)和解调(amplitude demodulation )原理2. 学会Mat lab仿真软件在振幅调制和解调中的应用3. 掌握参数设置方法和性能分析方法4. 通过实验中波形的变换，学会分析实验现象三、 实验内容(Experiment contents)1. 设计AM-DSB信号实现的Matlab程序，输出调制信号、载波信号以及已调2. 号波形以及频谱图，并改变参数观察信号变化情况，进行实验分析3. 设计AM-DSB信号解调实现的Matlab程序，输出并观察解调信号波形，分 析实验现象四、 实验要求(Experimental requirements)利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、 载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图对产生波形进行 分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。

五、 振幅调制原理5.1振幅调制产生原理所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再 由天线发射出去这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波振幅调 制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化 性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅(AM) 为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波(DSB)和单边带调幅 波(SSB)在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已 调波包络与调制信号波形呈线性关系设正弦载波为c(t) = A cos® t + p )c 0式中，A为载波幅度；3为载波角频率；％为载波初始相位(通常假设甲0=0).调制信号(基带信号)为m(t)根据调制的定义，振幅调制信号(已调信号)一般可以表示为s (t) = Am(t) cos(w t)设调制信号m(t)的频谱为M(o)，则已调信号s (t)的频谱S (o):一 ..A . ―S (o) = y[M(o + o ) + M(o-o )]5.2两种调幅电路方案分析(1)、标准调幅波(AM)产生原理调制信号是只来来自信源的调制信号(基带信号)，这些信号可以是模拟的，亦 可以是数字的。

为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以 是非正弦波(如周期性脉冲序列)载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高 频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生， 二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波设载波信号的表达式为 c oosct ，调制信号的表达式为m(t)= Am C0So m‘，则调幅信号的表达式为sAM (t) = [A0 + m(t)]coso ctm(t)———►丑 处 sAM(t)A cos o ct图5.1标准调幅波示意图(2)双边带调幅(DSB)产生原理在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由便在传送如果在AM调 制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式一一抑制载波的 双边带调幅波 双边带调幅波的表达式为,八1 1u (t) = — mu cos(o +O)t + — mu cos(o -O)t0 2 cm c 2 m c=mu cos o t cos Ot5.3信号解调思路从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation )，又称 为检波(detection )对于振幅调制信号，解调(demodulation )就是从它的幅 度变化上提取调制信号的过程。

解调(demodulation )是调制的逆过程可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让己调信号与本地恢复载波信号 相乘并通过低通滤波可获得解调信号A.AM和DSB信号基于matlab的调制与解调(demodulation )6.1载波信号与调制信号分析% ======================载波信号===========================t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi; m=0.15; % 调制度k=0.5 ; %DSB前面的系数Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title('载频信号波形');axis([0,0.01,-15,15]);subplot(2,1,2);Y1=fft(Uc); %对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1));title('载波信号频谱')；axis([5800,6200,0,1000000]);_图6.1载波信号% ======================调制信号============================== t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15; %调制度k=0.5 ; %DSB前面的系数mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel('t'),title(调制信号')；subplot(2,1,2);Y2=fft(mes); %对调制信号进行傅里叶变换plot(abs(Y2));title('调制信号频谱');axis([198000,202000,0,1000000]);如图6.2调制信号AM已调信号t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi;m=0.15; %调制度k=0.5 ; %DSB前面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); % 消调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 subplot(2,1,1);plot(t,Uam);grid on;title('AM调制信号波形')； subplot(2,1,2);Y3=fft(Uam); %对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid; title('AM调制信号频谱')； axis([5950,6050,0,500000])Lt=-1:0.00001:1;如图6.3AM已调信号DSB已调信号A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度k=0.5 ; %DSB前面的系数 Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已调信号subplot(2,1,1); plot(t,Udsb); grid on; title('DSB已调信号波形'); axis([0,1,-40,40]); subplot(2,1,2);Y4=fft(Udsb); % 对DSB已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y4)),grid; title('DSB已调信号频谱'); axis([193960,194040,0,1300000]);_如图6.4 DSB已调信号6.2设计FIR和IIR数字低通滤波器IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法完全不同。

IIR滤波器设计方法有间接 法和直接法，间接法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的其设计步骤是：先 设计过渡模拟滤波器得到系统函数H(s)，然后将H(s)按某种方法转换成数字 滤波器的系统函数H(z)FIR滤波器比翰采用间接法，常用的方法有窗函数法、 频率采样发和切比雪夫等波纹逼近法对于线性相位滤波器，经常采用FIR滤波 器对于数字高通、带通滤波器的设计，通用方法为双线性变换法可以借助于 模拟滤波器的频率转换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再经过双线性变换 将其转换策划那个所需的数字滤波器具体设计步骤如下：(1) 确定所需类型数字滤波器的技术指标2) 将所需类型数字滤波器的边界频率转换成相应的模拟滤波器的边界频率， 转换公式为Q =2/T tan(0.53 )(3) 将相应类型的模拟滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器技术指标4) 设计模拟低通滤波器5) 通过频率变换将模拟低通转换成相应类型的过渡模拟滤波器6) 采用双线性变换法将相应类型的过渡模拟滤波器转换成所需类型的数字滤 波器我们知道，脉冲响应不变法的主要缺点是会产生频谱混叠现象，使数字滤波 器的频响偏离模拟滤波器的频响特性为了克服之一缺点，可以采用双线性变换 法。

下面我们总结一下利用模拟滤波器设计IIR数字低通滤波器的步骤：(1) 确定数字低通滤波器的技术指标：通带边界频率、通带最大衰减，阻带截 止频率、阻带最小衰减2) 将数字低通滤波器的技术指标转换成相应的模拟低通滤波器的技术指标3) 按照模拟低通滤波器的技术指标设计及过渡模拟低通滤波器4) 用双线性变换法，模拟滤波器系统函数转换成数字低通滤波器系统函数如前所述，IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法有很大的区别下面我们着重介 绍用窗函数法设计FIR滤波器的步骤如下：（1） 根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择串窗数类型（矩形窗、三角窗、 汉宁窗、哈明窗、凯塞窗等），并估计窗口长度N先按照阻带衰减选择窗函数 类型原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣的窗函数2） 构造希望逼近的频率响应函数3） 计算 h（n）.4） 加窗得到设计结果接下来，我们根据语音信号的特点给出有关滤波器的技术指标：低通滤波器的性能指标：通带边界频率fp=300Hz，阻带截止频率fc=320Hz，阻带最小衰减As=100db ,通 带最大衰减Ap=1dB在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，利用函数butter,cheby1 和ellip设计IIR滤波器，利用Matlab中的函数freqz画出各步步器的频率响 应。

hn=fir1（M，wc，window），可以指定窗函数向量window如果缺省window 参数，则fir1默认为哈明窗其中可选的窗函数有Rectangular Barlrtt Hamming Hann Blackman窗，其相应的都有实现函数MATLAB信号处理工具箱函数buttp buttor butter是巴特沃斯滤波器设计 函数，其有5种调用格式，本课程设计中用到的是[N,wc]=butter（N,wc,Rp,As, ’ s’），该格式用于计算巴特沃斯模拟滤波器的阶 数N和3dB截止频率wcMATLAB信号处理工具箱函数cheblap,cheblord和cheeby1是切比雪夫I型滤波 器设计函数我们用到的是cheeby1函数。