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基于Matlab的AM振幅调制与解调仿真...pdf
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基于 Matlab 的 AM 振幅调制与解调仿真
摘要:
本次高频电子电路大作业的设计,我组所选的题目为振幅调制电路(AM)及
解调。在本课程设计报告中,首先说明了进行此次课程设计的目的、内容及要求;
阐明了标准振幅调制与解调的基本原理以及操作方法,同时也对滤波电路的原理
加以说明。接着叙述了利用 Matlab 软件对振幅调制、解调以及滤波器等所设计
编写的程序,并附上了调试后输出的载波信号、调制信号、AM 已调信号及滤波
前后的解调信号等的波形图和频谱图,另外还附上了滤波器的增益响应和双边带
总功率与平均总功率之比。报告的最后,是个人对本次大作业结果的分析、过程
反思以及总结。
关键词:振幅调制 解调 AM Matlab 仿真
Abstract:
In The high-frequency electronic circuit designing job, our group selected the
topic as amplitude modulation circuit (AM) and demodulation. In this course design
report, first explains the purpose, content and requirements of the curriculum design;
clarify the basic principles and methods of operation standard amplitude modulation
and demodulation, and also to illustrate the principles of the filter circuit. Then
describes the use of Matlab and other amplitude modulation, demodulation and filter
design program written, along with the carrier signal debugging output modulation
signal, AM modulated and demodulated signal waveform signal before and after
filtering, etc. map and spectrum, also attached a total power and average power ratio
of the total gain response and bilateral band filter. At the end of the report is to
analyze the individual results of this large operation, process reflection and summary.
Keywords: amplitude modulation, demodulation, Matlab simulation
基于 Matlab 的 AM 振幅调制与解调仿真
引言
:
无线通信系统中,信号通过一定的传输介质在发射机和接受机之间进行传送
时,信号的原始形式一般不适合传输。因此,为了将信号从发射端传输到接收端,
必须转换它们的形式。而把信息加载到信息载体上以便传输的处理过程便是调
制。通常称代表信息的信号为调制信号,称信息载体为载波信号,称调制后的频
带信号为已调波信号。
调制的种类很多,分类方法各不同,按调制信号的形式,可分为模拟调制和
数字调制;模拟调制中的正弦波调制又分为振幅调制、频率调制和相位调制。其
中的振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化,严
格地讲,是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系,其他参数(频率和相位)
不变。这是使高频振荡的振幅有消息的调制方式。振幅调制分为三种方式:普通
的调幅方式(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB)及抑制载波的单边带调制(SSB)
方式。
解调是与调制相反的过程,即从接收到的已调波信号中恢复原调制信息的过
程。与振幅调制、频率调制和相位调制相对应,有振幅解调、频率解调和相位解
调,并分别称为检波、鉴频和鉴相。
本次课程设计所使用软件 Matlab 是 1984 年由美国 Mathworks 公司推向市
场。它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。Matlab 将高性能的
数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛的应用于
科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。
Matlab 软件包括五大通用功能,数值计算功能(Nemeric)、符号运算功能
(Symbolic)、数据可视化功能(Graphic)、数字图形文字统一处理功能
(Notebook)和建模仿真可视化功能(Simulink)。该软件有三大特点,一是功
能强大;二是界面友善、语言自然;三是开放性强。
Matlab 的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形
式十分相似,故 Matlab 来解算问题要比用 C,Fortran 等语言完相同的事情简捷
得多,并且 math work 也吸收了像 Maple 等软件的优点,使 Matlab 成为一个强大
的数学软件。在新的版本中也加入了对 C,Fortran,C++ ,Java 的支持。可以
直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己
以后调用,此外许多的 Matlab 爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接
进行下载就可以用。
Matlab 的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、
测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱(单
独提供的专用 Matlab 函数集)扩展了 Matlab 环境,以解决这些应用领域内特定
类型的问题。
基于 Matlab 的 AM 振幅调制与解调仿真
一、作业题目
1.类型:设计性课程作业。
2.题目:基于 Matlab 的振幅调制(AM)与解调。
二、作业要求
1.掌握振幅调制和解调的原理。
2.学会 Matlab 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。
5.建立较为完善的信号链路模型,能够较好的描述电路的工作过程;
6.正确分析输入输出信号的特征,关键步骤有相关图形输出。
三、设计原理
3.1 振幅调制的一般模型
振幅是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化
的过程。幅度调制器的一般模型如图 3.1 所示。
图 3.1 振幅调制的一般模型
图中, 为调制信号, 为已调信号, 为滤波器的冲激响应,则已调
信号的时域和频域一般表达式分别为:
式中, 为调制信号 的频谱,
(3-1)
(3-2)
为载波角频率。
由以上表达式可见,对于幅度调制信号,在波形上它的幅度随基带信号规律
而变化;在频谱结构上它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于
这种搬移是线性的,因此幅度调制通常又称为线性调制,相应地,幅度调制系统
也称为线性调制系统。
在图 3.1 的一般模型中,适当选择滤波器的特性 ,便可得到各种幅度调
制信号,例如:常规双边带调幅(AM)、抑制载波双边带调幅(DSB-SC)、单边
带调制(SSB)和残留边带调制(VSB)信号等。
基于 Matlab 的 AM 振幅调制与解调仿真
3.2 标准振幅调制(AM)
3.2.1 AM 信号的表达式、频谱及带宽
在图 3.1 中,若假设滤波器为全通网络( =1),调制信号 叠加直流
后再与载波相乘,则输出的信号就是常规双边带调幅(AM)信号。 AM 调制器
模型如图 3.2.1 所示。
图 3.2.1 AM 调制器模型
AM 信号的时域和频域表示式分别为:
(3-3)
式中, 为外加的直流分量;
常认为其平均值为 0,即 。
(3-4)
可以是确知信号也可以是随机信号,但通
AM 信号的典型波形和频谱分别如图 3-3(a)、(b)所示,图中假定调制信
号 的上限频率为 。显然,调制信号 的带宽为 。
基于 Matlab 的 AM 振幅调制与解调仿真
由图 3-3(a)可见,AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比,故用包
络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真,必
须满足 ,否则将出现过调幅现象而带来失真。
是由载频分量和上、下两个边带组成(通常称频谱中画 AM 信号的频谱
斜线的部分为上边带,不画斜线的部分为下边带)。上边带的频谱与原调制信号
的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。显然,无论是上边带还是下边带,都
含有原调制信号的完整信息。故 AM 信号是带有载波的双边带信号,它的带宽为
基带信号带宽的两倍,即:
(3-5)
式中,
3.2.2 AM 信号的功率分配及调制效率
AM 信号在 1 电阻上的平均功率应等于
的均方值即为其平方的时间平均,即:
的均方值。当 为确知信号时,
为调制信号 的带宽, 为调制信号的最高频率。
因为调制信号不含直流分量,即 ,且 ,所以:
(3-6)
式中,
的一半。
由此可见,常规双边带调幅信号的平均功率包括载波功率和边带功率两部
分。只有边带功率分量与调制信号有关,载波功率分量不携带信息,定义调制效
率:
(3-7)
3.3 AM 信号的解调
调制过程的逆过程叫做解调。振幅波解调方法可分为包络检波和同步检波两
大类。包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。由
为载波功率; 为边带功率,它是调制信号功率
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资源评论
- Albert·Einstein2202023-11-26感谢资源主的分享,这个资源对我来说很有用,内容描述详尽,值得借鉴。
- 开悟2024-01-01资源简直太好了,完美解决了当下遇到的难题,这样的资源很难不支持~
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