畢業(yè)論文----基于matlab的am信號的調(diào)制與解調(diào)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 背景以及意義1</p><p>　　1.2 發(fā)展前景1</p><p>　　第二章 AM信號的原理以及特點3</p><p>　　2.1

2、噪聲模型3</p><p>　　2.1.1 噪聲的分類3</p><p>　　2.1.2 本文噪聲模型3</p><p>　　2.2 通用調(diào)制模型4</p><p>　　2.3 AM信號的調(diào)制原理5</p><p>　　2.3.1 AM信號數(shù)字模型以及特點5</p><p>　　2

3、.3.2 AM信號的波形和頻譜特性5</p><p>　　第三章AM信號的解調(diào)原理以及特點7</p><p>　　3.1 AM信號的解調(diào)原理及方式7</p><p>　　3.2AM信號的相干解調(diào)7</p><p>　　3.3AM信號的非相干解調(diào)7</p><p>　　3.4 抗噪聲性能的分析模型8

4、</p><p>　　3.5 相干解調(diào)的抗噪聲性能8</p><p>　　3.6 非相干解調(diào)的抗噪聲性能10</p><p>　　3.6.1 大信噪比的情況10</p><p>　　3.6.2 小信噪比情況11</p><p>　　第四章 仿真結(jié)果及結(jié)論12</p><p>　　參

5、考文獻（References）17</p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　附 錄19</b></p><p>　　基于MATLAB的AM信號的調(diào)制與解調(diào) </p><p>　　摘要：現(xiàn)在的社會越來越發(fā)達，科學(xué)技術(shù)不斷的在更新，在信號和模擬電路里面經(jīng)常要

6、用到調(diào)制與解調(diào)，而AM的調(diào)制與解調(diào)是最基本的，也是經(jīng)常用到的。用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來便利。在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫氖找魴C也是采用了AM調(diào)制方式，而且在軍事和民用領(lǐng)域都有十分重要的研究課題。 </p><p>　　本文主要的研究內(nèi)容是了解AM信號的數(shù)學(xué)模型及調(diào)制方式以及其解調(diào)的方法。不同的解調(diào)方法在不同的信噪比情況下的解調(diào)結(jié)果，那種方法更好，作出比較

7、。要求是進行雙音及以上的AM信號的調(diào)制與解調(diào)。先從AM的調(diào)制研究，研究它的功能及在現(xiàn)實生活中的運用。其次研究AM的解調(diào)，以及一些有關(guān)的知識點，以及通過它在通信方面的運用更加深入的了解它。從單音AM信號的數(shù)學(xué)模型及調(diào)制解調(diào)方式出發(fā)，得出雙音AM信號的數(shù)學(xué)模型及其調(diào)制與解調(diào)的框圖和調(diào)制解調(diào)波形。利用MATLAB編程語言實現(xiàn)對雙音AM信號的調(diào)制與解調(diào)，給出不同信噪比情況下的解調(diào)結(jié)果對比。</p><p>　　關(guān)鍵詞：A

8、M信號，調(diào)制，解調(diào)，信噪比，MATLAB </p><p>　　Modulation and demodulation of AM signal</p><p>　　based on MATLAB</p><p>　　Abstract: Society becomes more developed now, science and technology in the

9、 update, in which signal and analog circuits often used in modulation and demodulation, and AM modulation and demodulation is the most basic, is also frequently used. To participate in the identification of such artifici

10、al methods, the ruling includes subjective factors, will vary from person to person, can identify the type of modulation is very limited. Automatic modulation recognition technology can be overcome not onl</p><

11、;p>　　The main content of this paper is to understand the mathematical model of the AM signal and the modulation and the demodulation method. Demodulation different methods in different circumstances of the demodulatio

12、n signal to noise ratio the results of methods that better, to make the comparison. Requirement is more than double the sound and the AM signal modulation and demodulation. AM modulation first study of its function and i

13、n real life use. AM demodulation followed by research, as well as so</p><p>　　Keyword: AM signal, Modulation, Demodulation, Noise ratio signal, MATLAB</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

14、;<p>　　1.1 背景以及意義</p><p>　　現(xiàn)在的社會越來越發(fā)達，科學(xué)技術(shù)不斷的在更新，在信號和模擬通信的中心問題是要把載有消息的信號經(jīng)系統(tǒng)加工處理后，送入信道進行傳送，從而實現(xiàn)消息的相互傳遞。消息是聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等多種媒體的集合體。把消息通過能量轉(zhuǎn)換器件，直接轉(zhuǎn)變過來的電信號稱為基帶信號。基帶信號有模擬基帶信號和數(shù)字基帶信號。它們多為低頻帶限信號(如：音頻信號為30—3400H

15、z，圖像信號為0—6MHz)，易受外來干擾的影響，還受到設(shè)備元器件的限制，且不易產(chǎn)生電磁波信號變化越快電磁輻射能力越強)，不能進行無線傳輸也不能實現(xiàn)多路復(fù)用。為了克服以上缺點通過調(diào)制技術(shù)就可以把基帶信號(也叫調(diào)制信號)變?yōu)榫哂幸欢◣挼倪m合于信道傳輸?shù)念l帶信號。調(diào)制的過程也就是對信號進行頻譜搬移的過程。我們把經(jīng)過一定加工處理的含有消息的可解讀的電信號稱之為信息(1nformation)，信息是一個不確定的概率的函數(shù)。信息的加工、處理和相

16、互傳遞是現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)，是通信所要解決的實質(zhì)問題。</p><p>　　模擬信號的載波調(diào)制電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào)，而AM的調(diào)制與解調(diào)是最基本的，也是經(jīng)常用到的。 </p><p>　　AM是調(diào)幅（Amplitude Modulation）[1]，用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來便利。在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫氖找魴C也是采用了AM調(diào)

17、制方式，而且在軍事和民用領(lǐng)域都有十分重要的研究課題。</p><p><b>　　1.2 發(fā)展前景</b></p><p>　　在無線電技術(shù)中，調(diào)制與解調(diào)占有十分重要的地位。假如沒有調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，就沒有無線電通信，沒有廣播和電視，也沒有今天的 BP 尋呼、手持電話、傳真、電腦通信及 Internet 國際互聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　調(diào)制就是

18、使一個信號（如光、高頻電磁振蕩等）的某些參數(shù)（如振幅、頻率等）按照另一個欲傳輸?shù)男盘枺ㄈ缏曇?、圖像等）的特點變化的過程。例如某中波廣播電臺的頻率為 540kHz ，這個頻率是指載波的頻率，它是由高頻電磁振蕩產(chǎn)生的等幅正弦波頻率。用所要傳播的語言或音樂信號去改變高頻振蕩的幅度，使高頻振蕩的幅度隨語言或音樂信號的變化而變化，這個控制過程就稱為調(diào)制。其中語言或音樂信號叫做調(diào)制信號，調(diào)制后的載波就載有調(diào)制信號所包含的信息，稱為已調(diào)波[1]。&l

19、t;/p><p>　　調(diào)制在無線電發(fā)信機中應(yīng)用最廣。圖1.2.1為發(fā)信機的原理框圖。高頻振蕩器負責(zé)產(chǎn)生載波信號，把要傳送的信號與高頻振蕩信號一起送入調(diào)制器后，高頻振蕩被調(diào)制，經(jīng)放大后由天線以電磁波的形式輻射出去。其中調(diào)制器有兩個輸入端和一個輸出端。這兩個輸入分別為被調(diào)制信號和調(diào)制信號。一個輸出就是合成的已調(diào)制的載波信號。例如，最簡單的調(diào)制就是把兩個輸入信號分別加到晶體管的基極和發(fā)射極，集電極輸出的便是已調(diào)信號。<

20、;/p><p>　　為什么要用語言或音樂信號去控制高頻振蕩呢？原來要使信號的能量以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠方，需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化；同時信號的波長要與天線的長度相匹配。語言或音樂信號的頻率太低，無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場；相應(yīng)地，它們的波長又太大，即使選用它的最高頻率 20000Hz 來計算，其波長仍為 15000m ，實際上是不可能架設(shè)這么長的天線的?？磥硪研盘杺鬟f出去，必須提

21、高頻率，縮短波長?？墒浅^ 20kHz 的高頻信號，人耳就聽不見了。為了解決這個矛盾，只有采用把音頻信號“搭乘”在高頻載波上，也就是調(diào)制，借助于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去，傳向遠方[2-3]。</p><p>　　圖1.2.1 發(fā)信機的原理框圖</p><p>　　按照被調(diào)制信號參數(shù)的不同，調(diào)制的方式也不同。如果被控制的參數(shù)是高頻振蕩的幅度，則稱這種調(diào)制方式為幅度調(diào)制，簡稱調(diào)幅；如果被控

22、制的參數(shù)是高頻振蕩的頻率或相位，則稱這種調(diào)制方式為頻率調(diào)制或相位調(diào)制，簡稱調(diào)頻或調(diào)相（調(diào)頻與調(diào)相又統(tǒng)稱調(diào)角）。</p><p>　　幅度調(diào)制的特點是載波的頻率始終保持不變，它的振幅卻是變化的。其幅度變化曲線與要傳遞的低頻信號是相似的。它的振幅變化曲線稱之為包絡(luò)線，代表了要傳遞的信息，見圖 1.2.2 。 幅度調(diào)制在中、短波廣播和通信中使用甚多。幅度調(diào)制的不足是抗干擾能力差，因為各種工業(yè)干擾和天電干擾都會以調(diào)幅的形

23、式疊加在載波上，成為干擾和雜波[3]。</p><p>　　圖1.2.2 幅度調(diào)制原理</p><p>　　解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它的作用是從已調(diào)波信號中取出原來的調(diào)制信號。對于幅度調(diào)制來說，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號的過程。例如收音機里對調(diào)幅波的解調(diào)通常是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將調(diào)幅高頻信號去掉一半，再利用電容器的充放電特性和低通濾波器濾去高頻分量，就可以得到與包絡(luò)線形狀相同的音

24、頻信號，見圖1.2.3 。對于頻率調(diào)制來說，解調(diào)是從它的頻率變化提取調(diào)制信號的過程。頻率解調(diào)要比幅度解調(diào)復(fù)雜，用普通檢波電路是無法解調(diào)出調(diào)制信號的，必須采用頻率檢波方式，如各類鑒頻器電路。關(guān)于鑒頻器電路可參閱有關(guān)資料，這里不再細述。</p><p>　　圖1.2.3 包絡(luò)檢波原理</p><p>　　隨著電腦的發(fā)展和普及，調(diào)制與解調(diào)在電腦通信中也有著十分重要的作用。通過稱為 Modem 的

25、調(diào)制解調(diào)器，將電腦的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成能沿著電話線傳遞的模擬形式，在接收端由 Modem 將它轉(zhuǎn)換回數(shù)字信息。其中將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬形式稱調(diào)制，將模擬形式轉(zhuǎn)換回數(shù)字信息稱為解調(diào)。信息經(jīng)電腦及調(diào)制解調(diào)器后上了“信息高速公路”，世界各地的人們可以用電腦相互傳遞信息，遠程通信已不再是困難的事情了。</p><p>　　第二章 AM信號的原理以及特點</p><p><b>　　2.1 噪

26、聲模型</b></p><p>　　2.1.1 噪聲的分類</p><p>　　噪聲的種類可廣義的分為人為噪聲、自然噪聲和內(nèi)部噪聲；也可以按噪聲對線性譜的影響是加性的還是乘性的區(qū)分，乘性噪聲又稱為相關(guān)噪聲；從信號分布來說，噪聲主要可以分為以下幾類[4-5]：</p><p><b>　　(1) 單頻噪聲</b></p>

27、<p>　　單頻噪聲可視為己調(diào)正弦波，但幅度、頻率、相位實現(xiàn)不可預(yù)知。其特點為占有極窄的頻帶，但在頻譜上的位置可實測。</p><p><b>　　(2) 脈沖噪聲</b></p><p>　　脈沖噪聲表現(xiàn)為時域波形中突然出現(xiàn)的窄脈沖，在時間上表現(xiàn)為無規(guī)則的突發(fā)的短促噪聲。其特點是脈沖幅度大，持續(xù)時間短，相鄰脈沖之間的安靜時段較長。從頻譜上看，頻譜上脈沖噪

28、聲有較寬的頻譜，但頻譜越高，強度越小。</p><p><b>　　(3) 起伏噪聲</b></p><p>　　起伏噪聲是研究的重點。起伏噪聲不可避免且普遍存在，是最基本的噪聲來源。集中于調(diào)制解調(diào)器輸入端的噪聲通常是起伏噪聲的一種變形，即帶通型噪聲。在調(diào)制信道中，可直接表示為窄帶高斯噪聲。</p><p>　　相對于窄帶高斯噪聲，白噪聲是非窄

29、帶噪聲，白噪聲是頻譜在整個頻率內(nèi)部都是均勻分布的噪聲，它在任意兩個時刻內(nèi)的隨機變量都是不相關(guān)的。</p><p>　　起伏噪聲可近似地看作高斯噪聲，且在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)具有平坦功率譜密度，可近似表述為高斯白噪聲。</p><p>　　(4) 平穩(wěn)非平穩(wěn)噪聲</p><p>　　平穩(wěn)噪聲是統(tǒng)計特性不隨時間變化的一類噪聲，而非平穩(wěn)噪聲指統(tǒng)計特性隨時間變化的一類噪聲。應(yīng)

30、該說，非平穩(wěn)噪聲在實際存在中比平穩(wěn)噪聲更有研究意義。</p><p>　　2.1.2 本文噪聲模型</p><p>　　通常認為背景噪聲模型為具有雙邊譜密度的高斯隨機過程。以概率隨機取個數(shù)值中的某個值(代表時刻點)。若取，，則噪聲模型可以簡化為譜密度為的平穩(wěn)加性高斯白噪聲。信道的參數(shù)不可能是一直恒定的，它有可能會發(fā)生突變，這體現(xiàn)在時間下標(biāo)上。但通常認為在考察時間段內(nèi)，這種突變發(fā)生的概率是很

31、小的，即認為信道在考察時間段內(nèi)是平穩(wěn)的AWGN信道[3]。因此本文認為信道中的噪聲都是平穩(wěn)加性高斯白噪聲。</p><p>　　圖2.1.1給出了高斯白噪聲的時域波形及頻譜。</p><p>　　圖2.1.1 高斯白噪聲的時域波形及其頻譜</p><p>　　從圖2.1.1可以看出，高斯白噪聲在時域的顯著特征是波形比較雜亂，沒有任何的規(guī)律可言；在頻域的顯著特征是頻譜

32、非常平坦，其功率在整個頻帶范圍內(nèi)均勻分布。</p><p>　　2.2 通用調(diào)制模型 </p><p>　　從理論上來說，各種信號都可以用正交調(diào)制的方法來實現(xiàn)，其時域形式都可以表示為：</p><p><b>　　(2.2.1)</b></p><p>　　若調(diào)制信號在數(shù)字域上實現(xiàn)時要對式(2.2.1)進行數(shù)字化：&l

33、t;/p><p><b>　　(2.2.2)</b></p><p>　　從式(2.2.1)和式(2.2.2)可以看出，調(diào)制信號的信息都應(yīng)該包括在和內(nèi)。圖2.2.1給出了調(diào)制信號的正交調(diào)制框圖。</p><p>　　本文規(guī)定所有調(diào)制信號所調(diào)制時所用載波的初始相位均為0，在后面的分析中不再另作說明。</p><p>　　圖2.

34、2.1 調(diào)制信號正交調(diào)制框圖</p><p>　　2.3 AM信號的調(diào)制原理</p><p>　　2.3.1 AM信號數(shù)字模型以及特點</p><p>　　AM是指調(diào)制信號去控制高頻載波的幅度，使其隨調(diào)制信號呈線性變化的過程。AM信號的調(diào)制原理模型如下[6]：</p><p>　　圖 2.3.1 AM信號的調(diào)制原理模型</p>

35、<p>　　M（t）為基帶信號，它可以是確知信號，也可以是隨機信號，但通常認為它的平均值為0.</p><p><b>　　載波為</b></p><p><b>　?。?.3.1）</b></p><p>　　上式中，為載波振幅，為載波角頻率為載波的初始相位。</p><p>　　2.3

36、.2 AM信號的波形和頻譜特性</p><p>　　雖然實際模擬基帶信號m(t)是隨機的，但我們還是從簡單入手，先考慮m(t)是確知信號的傅氏頻譜，然后在分析m(t)是隨機信號時調(diào)幅信號的功率譜密度。</p><p><b>　　可知[7]</b></p><p><b>　　(2.3.2)</b></p>

37、<p>　　設(shè)m(t)的頻譜為M(w），由傅氏變換的理論可得已調(diào)信號 </p><p><b>　　(2.3.3)</b></p><p>　　AM的波形和相應(yīng)的頻譜圖如下</p><p>　　圖2.3.2 AM信號的時域波形及其頻譜</p><p>　　可以看出，第一：AM的頻譜與基帶信號的頻譜呈線性關(guān)系，只

38、是將基帶信號的頻譜搬移，并沒有產(chǎn)生新的頻譜成分，因此AM調(diào)制屬于線性調(diào)制；第二：AM信號波形的包絡(luò)與基帶信號成正比，所以AM信號的解調(diào)即可以采用相干解調(diào)，也可以采用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。第三：AM的頻譜中含有載頻和上，下兩個邊帶，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號的完整信息，股已調(diào)波形的帶寬為原基帶信號帶寬的兩倍，即</p><p><b>　　(2.3.4) </b></p&

39、gt;<p>　　其中為調(diào)制信號的最高頻率。</p><p>　　第三章AM信號的解調(diào)原理以及特點</p><p>　　3.1 AM信號的解調(diào)原理及方式</p><p>　　解調(diào)是將位于載波的信號頻譜再搬回來，并且不失真的恢復(fù)出原始基帶信號。</p><p>　　解調(diào)的方式有兩種[6]：相干解調(diào)與非相干解調(diào)。相干解調(diào)適用于各種線

40、性調(diào)制系統(tǒng)，非相干解調(diào)一般適用幅度調(diào)制（AM）信號。</p><p><b>　　AM信號的相干解調(diào)</b></p><p>　　所謂相干解調(diào)是為了從接受的已調(diào)信號中，不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號，要求本地載波和接收信號的載波保證同頻同相。相干載波的一般模型如下：</p><p>　　圖3.2.1 AM信號的相干解調(diào)原理框圖</p>&

41、lt;p>　　將已調(diào)信號乘上一個與調(diào)制器同頻同相的載波，得</p><p><b>　　(3.2.1)</b></p><p>　　由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號 </p><p><b>　　(3.2.2)</b></p><p>

42、　　相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復(fù)。</p><p>　　AM信號的非相干解調(diào)</p><p>　　所謂非相干解調(diào)是在接收端解調(diào)信號時不需要本地載波，而是利用已調(diào)信號中的包絡(luò)信號來恢復(fù)原基帶信號[7]。因此，非相干解調(diào)一般只適用幅度調(diào)制（AM）系統(tǒng)。憂郁包絡(luò)解調(diào)器電路簡單，效率高，所以幾乎所有的幅度調(diào)制（AM）接

43、收機都采用這種電路。如下為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路。</p><p>　　圖 3.3.1 AM信號的非相干解調(diào)原理</p><p>　　當(dāng)RC滿足條件時，包絡(luò)檢波器的輸出基本與輸入信號的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系，即</p><p><b>　　(3.3.1)</b></p><p>　　其中，。隔去直流后就得到原信號<

44、/p><p>　　3.4 抗噪聲性能的分析模型</p><p>　　各種線性已調(diào)信號在傳輸過程中不可避免地要受到噪聲的干擾，為了討論問題的簡單起見，我們這里只研究加性噪聲對信號的影響。因此，接收端收到的信號是發(fā)送信號與加性噪聲之和[8]。</p><p>　　由于加性噪聲只對已調(diào)信號的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能主要用解調(diào)器的抗噪聲性能來衡量。為了對不同調(diào)制

45、方式下各種解調(diào)器性能進行度量，通常采用信噪比增益G（又稱調(diào)制制度增益）來表示解調(diào)器的抗噪聲性能，即[9] </p><p><b>　?。?.4.1）</b></p><p>　　有加性噪聲時解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型如圖</p><p>　　圖 3.4.1 AM信號的解調(diào)原理圖</p><p>　　圖中為已調(diào)信號，n(t)為加性

46、高斯白噪聲。 和n(t)首先經(jīng)過一帶通濾波器，濾出有用信號，濾除帶外的噪聲。經(jīng)過帶通濾波器后到達解調(diào)器輸入端的信號為，噪聲為高斯窄帶噪聲，顯然解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號的帶寬是相同的。最后經(jīng)解調(diào)器解調(diào)輸出的有用信號為，噪聲為。</p><p>　　3.5 相干解調(diào)的抗噪聲性能</p><p>　　各種線性調(diào)制系統(tǒng)的相干解調(diào)模型如下圖所示。</p><p>　　

47、圖3.5.1 線性調(diào)制系統(tǒng)的相干解調(diào)模型</p><p>　　圖中可以是各種調(diào)幅信號，如AM、DSB、SSB和VSB，帶通濾波器的帶寬等于已調(diào)信號帶寬[10]。下面討論各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能[11]。</p><p>　　AM信號的時域表達式為</p><p><b>　　(3.5.1)</b></p><p>　

48、　通過分析可得AM信號的平均功率為</p><p><b>　　(3.5.2)</b></p><p>　　又已知輸入功率, 其中B表示已調(diào)信號的帶寬。</p><p>　　由此可得AM信號在解調(diào)器的輸入信噪比為</p><p><b>　　(3.5.3)</b></p><p&

49、gt;　　AM信號經(jīng)相干解調(diào)器的輸出信號為</p><p><b>　　(3.5.4)</b></p><p>　　因此解調(diào)后輸出信號功率為</p><p><b>　　(3.5.5)</b></p><p>　　在上圖中輸入噪聲通過帶通濾波器之后，變成窄帶噪聲，經(jīng)乘法器相乘后的輸出噪聲為</

50、p><p><b>　　(3.5.6)</b></p><p><b>　　經(jīng)LPF后， </b></p><p><b>　　(3.5.7)</b></p><p>　　因此解調(diào)器的輸出噪聲功率為</p><p><b>　　(3.5.8)<

51、;/b></p><p>　　可得AM信號經(jīng)過解調(diào)器后的輸出信噪比為</p><p><b>　　(3.5.9)</b></p><p>　　由上面分析的解調(diào)器的輸入、輸出信噪比可得AM信號的信噪比增益為</p><p><b>　　(3.5.10)</b></p><p&

52、gt;　　3.6 非相干解調(diào)的抗噪聲性能</p><p>　　只有AM信號可以采用非相干解調(diào)[12]。實際中，AM信號常采用包絡(luò)檢波器解調(diào)，有噪聲時包絡(luò)檢波器的數(shù)字模型如下：</p><p>　　圖3.6.1 有噪聲時包絡(luò)檢波器的數(shù)字模型</p><p>　　設(shè)包絡(luò)檢波器輸入信號為</p><p>　　，其中 (3

53、.6.1)</p><p><b>　　輸入噪聲為</b></p><p><b>　　(3.6.2)</b></p><p>　　顯然，解調(diào)器輸入信噪功率</p><p><b>　　(3.6.3)</b></p><p><b>　　噪聲功

54、率</b></p><p><b>　　(3.6.4)</b></p><p>　　3.6.1 大信噪比的情況</p><p>　　所謂大信噪比是指輸入信號幅度遠大于噪聲幅度[13]。即滿足條件</p><p>　　由此可知，包絡(luò)檢波器輸出的有用信號是,輸出噪聲是，信號與噪聲是分開的。直流成分可被低通濾波器濾

55、除。故輸出的平均信號功率及平均噪聲功率分別為</p><p><b>　　(3.6.5)</b></p><p><b>　　于是，可以得到</b></p><p><b>　　(3.6.7)</b></p><p>　　此結(jié)果與相干解調(diào)時得到的噪聲增益一致?？梢娫诖笤肼暠惹闆r

56、下，AM信號包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)性能相同。</p><p>　　3.6.2 小信噪比情況</p><p>　　所謂小信噪比是指噪聲幅度遠大于信號幅度。在此情況下，包絡(luò)檢波器會把有用信號擾亂成噪聲，即有用信號“淹沒”在噪聲中，這種現(xiàn)象通常稱為門限效應(yīng)。進一步說，所謂門限效應(yīng)，就是當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個特定的數(shù)值后，檢波器輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象[14-16]。&

57、lt;/p><p>　　小信噪比輸入時，包絡(luò)檢波器輸出信噪比計算很復(fù)雜，而且詳細計算它一般也無必要。</p><p>　　第四章 仿真結(jié)果及結(jié)論</p><p>　　為了驗證算法的有效性，本文進行了大量的仿真實驗。信號載波頻率為1kHz，采樣頻率為100kHz；調(diào)制信號為雙音信號，表達式為：，調(diào)制仿真了3種情況下AM信號，即滿調(diào)幅情況下的，欠調(diào)幅情況下的以及過調(diào)幅情況

58、下的已調(diào)的AM信號。同時在滿調(diào)幅情況下的AM信號進行了相干解調(diào)仿真，信號持續(xù)時間為0.1秒，即每次采集10000點進行處理。加入噪聲為高斯白噪聲，信噪比從-5dB到5dB，步進為1dB。圖4.1，圖4.2和圖4.3分別給出了調(diào)制信號波形以及在滿調(diào)幅情況下的，欠調(diào)幅情況下的以及過調(diào)幅情況下的已調(diào)的AM信號。圖4.4給出了信噪比為-5dB時的過調(diào)幅情況下的AM信號的相干解調(diào)結(jié)果。圖4.5，圖4.6和圖4.7分別給出了滿調(diào)幅情況下的AM信號在

59、信噪比為-5dB，0dB和5dB情況下的相干解調(diào)結(jié)果。</p><p>　　圖4.1 滿調(diào)幅情況下的調(diào)制信號及已調(diào)AM信號</p><p>　　4.2 調(diào)制信號與欠調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號 </p><p>　　圖4.3 調(diào)制信號與過調(diào)幅情況下的已調(diào)AM信號</p><p>　　圖4.4 信噪比為-5dB時過調(diào)幅AM信號的相干解調(diào)結(jié)果<

60、/p><p>　　圖4.5 信噪比為-5dB時滿調(diào)幅AM信號相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　圖4.6 信噪比為0dB時滿調(diào)幅AM信號的相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　圖4.7 信噪比為5dB時滿調(diào)幅AM信號相干解調(diào)結(jié)果</p><p>　　從圖4.1到圖4.3可以看到在滿調(diào)幅與欠調(diào)幅情況下信號的包絡(luò)沒有發(fā)生失真，而在過調(diào)幅情況下信號的包絡(luò)發(fā)生

61、了失真，因此，對于過調(diào)幅AM信號來說，它并不適合用包絡(luò)檢波的方法進行解調(diào)。但是利用相干解調(diào)的方法可以將過調(diào)幅AM信號正確解調(diào)出來。圖4.4給出了信噪比為-5dB時過調(diào)幅AM信號的相干解調(diào)結(jié)果。從結(jié)果可以看到，利用相干解調(diào)方法對過調(diào)幅AM信號進行解調(diào)，除了噪聲引起的失真以外，可以正確解調(diào)。</p><p>　　從圖4.5到圖4.7可以看到AM信號的解調(diào)結(jié)果隨著信噪比的變化而變化。信噪比越大，解調(diào)信號越接近于原始的調(diào)

62、制信號，也就是說，噪聲越大對信號的解調(diào)結(jié)果的影響越大，噪聲越小，對信號的解調(diào)結(jié)果影響越小。</p><p>　　參考文獻（References）</p><p>　　[1] 詹亞鋒. 通信信號自動制式識別及參數(shù)估計[D]. 清華大學(xué), 2004.</p><p>　　[2] Liang Hong, K.C.Ho. Identification of digita

63、l modulation types using the wavelet transform [C]. MILCOM 1999. 1999 IEEE, 1(3): 427～431.</p><p>　　[3] 陳潔，焦振宇. 基于MATLAB7.0 的信號調(diào)制與解調(diào)分析[J]. 山西電子技術(shù). 2006(5): 34~37.</p><p>　　[4] Weaver D K.A Thir

64、d of Generating and Detection of Single Sideband Signals.Proceedings of the IRE ,1956, (44)12: 1703-1705</p><p>　　[5] 王志剛 基于軟件無線電技術(shù)的信號識別與調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 鄭州信息工程大學(xué) 2004，3</p><p>　　[6] 李進亮. 移動通信100年，移動通信（在線

65、期刊），移動通信國家工程研究院，2002，2.</p><p>　　[7] 蘇小妹 微計算機信息[J] 航空電子技術(shù) 2005（21）125-126</p><p>　　[8] 傅祖蕓. 信息論基礎(chǔ)理論與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[9] John G. Proakis. Digital Communications[M].

66、Third Edition 1995.</p><p>　　[10] 汪浩 軟件無線電調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真與實現(xiàn) 航空電子技術(shù) 2005（36）57-59</p><p>　　[11] 張申 軟件無線電中的解調(diào)調(diào)制技術(shù)研究 安徽電子技術(shù) 2008（4）9-11</p><p>　　[12] 樊昌信等.通信原理[M]（第1版至第5版）.北京：國防工業(yè)出版社，1980-2

67、005</p><p>　　[13] 藍洋 淺述軟件無線電中的解調(diào)調(diào)制理論 南京大學(xué) 2008（27）23-25</p><p>　　[14] 宋輝. 通信信號的特征分析、自動識別與參數(shù)提取[D]. 南京理工大學(xué), 2003.</p><p>　　[15] 胡廣書. 現(xiàn)代信號處理[M]. 北京：清華大學(xué)出版社, 2004.</p><p>　

68、　[16] 羅明. 數(shù)字通信信號的自動識別與參數(shù)估計研究[D]. 西安電子科技大學(xué), 2005.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在論文即

69、將完成之際，回首在南昌大學(xué)的求學(xué)生活，不禁感慨萬千。豐富而緊張的校園生活，友好熱情的同學(xué)，嚴厲而不乏關(guān)心的導(dǎo)師，這段經(jīng)歷必將影響我的一生，我也必將從電子科學(xué)的求學(xué)生涯中受益無窮。</p><p>　　在這里，我首先要感謝我的導(dǎo)師謝芳娟老師。從我選題開始，到這本論文的字里行間，無處不滲透周老師的心血和汗水。謝老師，是你以淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤奮的學(xué)習(xí)精神、睿智的言行、敏銳的洞察力和追求卓越的精神，深深地感染

70、著我，激勵著我，并將使我受益今生。謹此向你致以最誠摯的感謝和崇高的敬意！我要感謝電子系的老師們，在整個學(xué)習(xí)期間，是你們對我的學(xué)習(xí)和工作進行了深入的指導(dǎo)和幫助。感謝我的朋友，感謝你們在我失意時給我鼓勵，在失落時給我支持，感謝你們和我一路走來，讓我在此過程中倍感溫暖！</p><p>　　父母對我的養(yǎng)育之恩，讓我終生難以回報。在我求學(xué)生涯中，更是替我承擔(dān)了很多的責(zé)任，幫我負擔(dān)了很多我應(yīng)盡的職責(zé)，我要感謝你們，是你們無

71、微不至的關(guān)心和教導(dǎo)使得我可以無所顧慮的投入到學(xué)習(xí)和對自己事業(yè)的追求中，我要對你們致以深深的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　最后，我要感謝曾經(jīng)教育和幫助過我的所有老師。衷心感謝在百忙中抽出時間來參加我的答辯的老師們，感謝你們對我的論文提出的寶貴的意見和指導(dǎo)！</p><p>　　一個人的成長絕不是一件孤立的事，沒有別人的支持與幫助絕不可能辦到。我感謝可以有這樣一個空間，讓我對所有給予

72、我關(guān)心、幫助的人說聲“謝謝” ！今后，我會繼續(xù)努力，好好工作！好好學(xué)習(xí)！好好生活！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　AM信號的調(diào)制解調(diào)MATLAB程序</p><p><b>　　clc</b></p><p><b>　　clear all</b&g

73、t;</p><p><b>　　close all</b></p><p>　　Fs=100000;%sample frequency采樣頻率</p><p>　　Fc=1000;% carrier frequency載波頻率</p><p>　　Ts=0.1; % sample time 抽樣時間</p>

74、<p>　　Ns=Fs*Ts; %length of signal信號總長度</p><p>　　t=0:1/Fs:(Ns-1)/Fs;</p><p>　　A0=3; %A0=3,滿調(diào)幅；A0<3，過調(diào)幅情況</p><p>　　for snr=-5:5</p><p>　　g1=2*cos(2*pi*50*t);&l

75、t;/p><p>　　% g1=3*cos(50*pi*t).*cos(50*pi*t);</p><p>　　% g2=0;</p><p>　　g2=cos(2*pi*20*t);</p><p>　　% g2=3*sin(pi*100*(t-0.05))./(pi*100*(t-0.05));</p>

76、<p>　　g=g1+g2;%原始調(diào)制信號 </p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p><b>　　plot(g)</b></p><p>　　x=ammod(g,Fc,Fs,0,A0);%已調(diào)AM信號<

77、;/p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p><b>　　plot(x)</b></p><p>　　x1=hilbert(x);</p><p>　　x1=awgn(x,snr); %按照信噪比加入高斯白噪聲</p><p>　　y = x1(:);</p><

78、;p>　　t = (0 : 1/Fs :(size(y,1)-1)/Fs)';</p><p>　　t = t(:, ones(1, size(y, 2)));</p><p>　　z = y .* cos(2*pi * Fc * t );</p><p>　　[num,den] = butter(5,Fc*2/Fs); %設(shè)計低通濾波器</p

79、><p>　　for i = 1 : size(y, 2)</p><p>　　z(:, i) = filtfilt(num, den, z(:, i)) * 2;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　xx=z-A0;</b></p><p>

80、<b>　　figure(2)</b></p><p><b>　　plot(g)</b></p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　plot(xx,'g')</p><p><b>　　hold off</b>

81、;</p><p><b>　　End</b></p><p><b>　　clc;</b></p><p><b>　　fm=100;</b></p><p><b>　　fc=500;</b></p><p><b>

82、　　fs=5000;</b></p><p><b>　　Am=1;</b></p><p><b>　　A=2;</b></p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　K=N-1;</b></p>

83、<p><b>　　n=0:N-1;</b></p><p>　　t=(0:1/fs:K/fs);</p><p>　　yt=Am*cos(2*pi*fm*t);</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(1,1,1),plot(t,yt

84、),title('頻率為3000的調(diào)制信號f1的時時域波');</p><p>　　y0=A+yt ;</p><p>　　y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);</p><p>　　y3=fft(y2,N);% fft 變換 </p><p>　　q1=(0:N/2-1)*fs/N;</p>&l

85、t;p>　　mx1=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t,y2);</p><p>　　title('已調(diào)信號的時時域波');</p><p&g

86、t;　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(q1,mx1);</p><p>　　title('f1已調(diào)信號的頻譜'); %繪圖</p><p>　　yc=cos(2*pi*fc*t);</p><p><b>　　figure(3)</b></p>&l

87、t;p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yc),title('載波fc時域波形')</p><p><b>　　N=512;</b></p><p><b>　　n=0:N-1;</b></p><p>　　yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);</p>&l

88、t;p>　　y3=fft(yc1,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=abs(y3(1:N/2));</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('載波fc頻

89、譜')</p><p>　　y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN產(chǎn)生高斯分布序列 </p><p>　　w=y4.^2; %噪聲功率</p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p&

90、gt;<p>　　plot(t,y4);</p><p>　　title('高斯白噪聲時域波形')</p><p>　　y5=fft(y4,N);</p><p>　　q2=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx2=abs(y5(1:N/2));</p><p>　　su

91、bplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪聲頻域波形')</p><p><b>　　y6=y2+y4;</b></p><p><b>　　figure(5)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('疊加后的調(diào)制

92、信號時域波形')</p><p><b>　　q3=q1;</b></p><p>　　mx3=mx1+mx2;</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('疊加后的調(diào)制信號頻譜波形') %調(diào)制</p><p>　　yv=y6.*yc; %乘以載波進行

93、解調(diào)</p><p><b>　　Ws=yv.^2;</b></p><p><b>　　p1=fc-fm;</b></p><p>　　[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs); %Fir數(shù)字低通濾波</p><p>　　w

94、indow=kaiser(k+1,beta); %使用kaiser窗函數(shù)</p><p>　　b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale'); %使用標(biāo)準頻率響應(yīng)的加窗設(shè)計函數(shù)</p><p>　　yt=filter(b,1,yv);</p><p>　　yssdb=yt.*2-2;</p><p>&

95、lt;b>　　figure(6)</b></p><p>　　subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號的時域波形采樣')</p><p>　　y9=fft(yssdb,N);</p><p>　　q=(0:N/2-1)*fs/N;</p><p>　　mx=ab

96、s(y9(1:N/2));</p><p>　　subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('經(jīng)過低通已調(diào)信號頻域波形') %解調(diào)</p><p><b>　　ro=y9-yt;</b></p><p>　　W=(yt.^2).*(1/2);</p><p><b>　　R=