综合性 信号的幅度调制和解调.docx
- 文档编号:7663022
- 上传时间:2023-05-11
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:1.07MB
综合性 信号的幅度调制和解调.docx
《综合性 信号的幅度调制和解调.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《综合性 信号的幅度调制和解调.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
综合性信号的幅度调制和解调
本科学生综合性实验报告
学号114090315姓名李开斌
学院物理与电子信息学院专业、班级11电子
实验课程名称信号分析与处理
教师及职称李宏宁
开课学期2013至2014学年下学期
填报时间2014年6月18日
云南师范大学教务处编印
一实验设计方案及内容
实验序号
13
实验名称
综合性信号的幅度调制和解调
实验时间
2014-6-18
实验室
同析3栋313
1、设计要求
为了加深理解信号幅度调制与解调的基本原理;
认识从时域与频域分析信号幅度调制和解调过程;
掌握信号幅度调制和解调的实现方法,以及信号调制的应用;
应用Matlab软件实现信号的调制与解调。
2、设计原理
连续时间信号的幅度调制与解调是通信系统中常用的调制方式,其利用信号傅里叶变换的移频特性实现信号的调制。
2.1抑制载波的幅度调制与解调
对消息信号x(t)进行抑制载波的正弦幅度调制的数学模型为:
y(t)=x(t)cos(wct)
式中:
cos(wct)为载波信号;
Wc为载波角频率。
若信号x(t)的频谱为X(jw),根据傅里叶变换的频移特性,已调信号y(t)的频谱Y(jw)为:
Y(jw)=
[X(j(w+wc))+X(j(w-wc))]
设调制信号x(t)的频谱如图a所示,则已调信号y(t)的频谱如图b所示。
可见正弦幅度调制就是将消息信号x(t)“搬移”到一个更合适的传输频带上去,这种方法中已调信号的频带宽度是调制信号频带宽度的两倍,占用频带较宽。
然而在接收机端,通过同步解调的技术可以将消息信号x(t)恢复,这可由:
x0(t)=y(t)cos(wct)=
x(t)[1+cos(2wct)]
=
x(t)+
x(t)cos(2wct)
图一抑制载波的幅度调制
x0(t)的频谱如图二所示,将x0(t)通过低通滤波器可以滤除2wc为中心的频谱分量,便可恢复x(t)。
图二抑制载波的幅度解调
以上解调方式称为同步解调,其要求接收端与发送端的载波信号必须具有相同的载波频率和初始相角,这在实际应用中存在一定的难度,另一种解调方式可以不受此条件约束,称为非同步解调方法。
2.2含有载波的幅度调制与解调
为实现信号的非同步解调,在信号幅度调制过程中,一个正的常数A需要叠加到信号x(t)使得x(t)+A>0,若调制信号x(t)满足|x(t)|≤K,则当A>K时,就可以保证x(t)+A>0。
一般称m=
为调制指数。
已调信号y(t)的时域表示式为:
y(t)=[x(t)+A]cos(wct)
已调信号y(t)的频谱为:
Y(jw)=
[X(j(w+wc))+X(j(w-wc))]+Aπ[∂(w+wc)+∂(w-wc)]
设调制信号x(t)的频谱如下图a所示,则已调信号y(t)的频谱如图b所示。
图三含有载波的幅度调节
由于已调信号包含正弦载波分量,因此一个包络检波器就可以实现对已调信号y(t)的解调,非同步解调的时域分析如下图四所示,在信号非同步解调中,由于已调信号包含正弦波分量,因此发射端的发射功率中包含了正弦载波信号的功率,从而降低了发送效率。
图四非同步调制与解调
根据傅里叶变换的对称性,对于实调制信号x(t),其频谱都对称地存在于正、负频率上。
信号经过幅度调制后,已调信号的有效频宽为调制信号有效频宽的2倍,因此,以上两种调制方式都称为双边带幅度调制。
该实验需用到Matlab软件,然而Matlab软件提供该实验两个函数,即:
modulate和demod函数,实现了信号的调制与解调,化简了通信仿真和信号的调制与解调的分析过程。
信号调制函数modulate使用格式为:
y=modulate(x,FC,FS,method,opt)
其中:
Fc为载波信号的截频;
Fs为信号的抽样频率;
method为所需要的调制方式;
opt为选择项,只有某些调制方法才应用此项;
y为已调信号。
信号的解调函数:
demod的使用格式为:
x=demod(Y,Fc,Fs,method,opt)
函数中定义的参数与解调函数的参数的定义一样。
x为解调函数,Y为已调函数。
除此解调与调节函数之外,还可以根据信号的调制与解调原理,直接使用Matlab的数学计算函数实现信号的调制与解调。
即:
抑制载波双边带幅度调制的Matlab计算表达式:
y=x.*cos(2*pi*Fc*t)
含有载波双边带调制的Matlab计算表达式:
y=(x-opt).*cos(2*pi*Fc*t)
本实验主要研究抑制载波信号的调制与解调和含有载波的幅度调制与解调。
3.实验设备
计算机一台Matlab软件
4.注意事项:
(1)在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换,在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的;
(2)Matlab中两个信号相乘表示为x.*y,中间有个‘.’即点乘,同样两个信号相除也有个点除x./y;
(3)使用MATLAB编写程序时,应新建一个m文件,而不是直接在Comandante(命令窗口)下编写程序;
(4)在使用Matlab编程时,应该养成良好的编写习惯和技巧;
(5)该实验中,抑制载波幅度的调节为同步调节,求要接收端与发送端必须具有相同的载波频率和初始相角。
而非同步调节则不需要受此条件的约束。
5.实验数据处理方法
图像法、比较法、观察法
6.参考文献
[1]陈后金,等.《数字信号处理》.2版[M].北京:
高等教育出版社,2010
[2]
[3]朱柱,边缘检测技术研究[D],苏州:
苏州大学,2010年
[4]何东健,耿楠,张义宽等.数字图像处理[M].西安:
西安电子科技大学出版社.2003.
[5]王娜,李霞.一种新的改进Canny边缘检测算法.深圳大学学报,2005
[6]CoskunB,SankurB,MemonN.Spatio-temporaltransformbasedvideohashing[J].IEEETransactionsonMultimedia,2006,8(6):
1190-1208.
二.实验报告
1.实验现象与结果
若载波信号的频率为100Hz,对频率为10Hz的正弦信号进行抑制载波的双边带幅度调制。
解:
该实验的程序如下:
Fm=10;Fc=100;
Fs=500;%抽样频率500Hz
k=0:
199;%待分析长度
t=k/Fs;
x=sin(2*pi*Fm*t);
y=x.*cos(2*pi*Fc*t);
Y=fft(y,256);
subplot(2,1,1);
plot(y);%时域波形
title(‘时域波形’);
subplot(2,1,2);
plot([-128:
127],fftshift(abs(Y)));%幅频特性
title(‘幅频特性’);
采用Matlab自带的调制函数:
y=modulate(x,FC,FS,method,opt)也可实现该实验的结果;
程序如下所示:
Fm=10;Fc=100;Fs=500;
x=sin(2*pi*Fm*t);
subplot(2,1,1);
y=modulate(x,Fc,Fs);
plot(y);
title('时域波形');
subplot(2,1,2);
Y=fft(y,256);
plot([-128:
127],fftshift(abs(Y)));
title('幅频特性');
实验现象如图五所示:
图五已调信号时域波形与幅频特性
实验结果:
、实现抑制载波的幅度调制,已调信号y(t)=x(t)cos(wct),式中:
x(t)为调制信号,cos(wct)为载波信号。
此处可以取x(t)=cos(wmπt),wc=80πrad/s,wm=10πrad/s。
分析调制信号x(t)的频谱,绘出其时域波形和频谱。
解:
用Matlab实现该实验,程序如下:
Wm=10*pi;
x=cos(Wm*pi*t);
subplot(2,1,1);
plot(x);
title('时域波形');
subplot(2,1,2);
X=fft(x,256);
plot([-128:
127],fftshift(abs(X)));
title('幅频特性');
实验现象如图六所示:
图六时域波形与幅频特性
分析已调信号y(t)的频谱,绘出其时域波形和频谱。
解:
该实验Matlab程序如下:
Wm=10*pi;
Wc=80*pi;
Fc=Wc/(2*pi);
Fm=Wm/(2*pi);
k=0:
199;Fs=500;
t=k/Fs;
x=cos(Wm*pi*t)
subplot(2,1,1);
y=modulate(x,Fc,Fs);
plot(y);
title('时域波形');
subplot(2,1,2);
Y=fft(y,256);
plot([-128:
127],fftshift(abs(Y)));
title('幅频特性');
实验现象如图七所示:
图七时域波形与幅频特性
2.实验总结
利用 MATLAB 实现信号的幅度调制与解调。
在此次设计中我将课本理论知识与实际应用联系起来,按照书本上的知识和老师讲授的方法,首先分析此次课程设计的任务和要求,然后按照分析的结果进行实际编程操作,检测和校正,再进一步完善程序。
在其中遇到一些不解和疑惑的地方,还有一些出现的未知问题。
我都认真分析讨论,然后对讨论出的结果进行实际检测校正,对一些疑难问题我也认真在网上查资料解决。
原本我对课本里的知识只知道一点皮毛,根本就不理解更别说运用了,不过经过一周的设计,不得不去认真看书,分析各个知识点。
从中对课本内容更加了解。
通过此次的设计,我加深了对课本知识的认识理解,对电路设计方法和 MATLAB 语言也有了深入的认识。
在设计过程中,我发现了不少问题。
首先,自己在书本知识的学习上还存在太多的问题,有许多的知识根本没有完全理解。
其次,我发现自己对设计的方向把握得不够好,并因此浪费了不少的时间,这些都是我以后要注意的地方。
总之,在本次设计中,通过自己的努力,认真学习相关的函数。
而在设计过程中通过对错误的改正,也加强了自己对相关知识的理解。
同时由于本次设计运用了不同的知识,这样我就可以更好的将不同科目的知识进行联系学习,对牢靠的学习有着巨大的支持!
不仅锻炼了实际运用的能力,也加强了我独立解决问题的能力。
教师评语及评分:
签名:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 综合性 信号的幅度调制和解调 信号 幅度 调制 解调