通信原理課程設(shè)計-- am系統(tǒng)仿真

1、<p><b>　　通信原理設(shè)計報告</b></p><p>　　院系名稱 電氣學(xué)院 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué)生學(xué)號 </p>

2、;<p>　　專業(yè)班級 電子10-1 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　二○一三年 6月 16 日</p><p><b>　　AM系統(tǒng)仿真</b></p><p><

3、b>　　一.課程設(shè)計目的</b></p><p>　　1．本課程設(shè)計課題主要研究模擬系統(tǒng)AM調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　2．通過完成本課題的設(shè)計，擬主要達(dá)到以下幾個目的：掌握模擬系統(tǒng)AM調(diào)制與解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　3.掌握模擬系統(tǒng)AM調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計方法；</p><p>　　4．

4、 掌握熟悉MATLAB應(yīng)用，進(jìn)一步鍛煉應(yīng)用Matlab進(jìn)行編程仿真的能力；</p><p><b>　　二.課程設(shè)計要求</b></p><p>　　1．掌握課程設(shè)計的相關(guān)知識、概念清晰。</p><p>　　2．程序設(shè)計合理、能夠正確運(yùn)行。</p><p>　　三.AM調(diào)制解調(diào)點(diǎn)路基本原理</p><

5、;p><b>　　3.1振幅調(diào)制電路</b></p><p><b>　　3.1.1振幅調(diào)制</b></p><p>　　AM調(diào)制也稱普通調(diào)幅波，已調(diào)波幅度將隨調(diào)制信號的規(guī)律變化而線性變化，但載波頻率不變。設(shè)載波是頻率為ωc的余弦波： uc(t)=Ucmcosωct, 調(diào)制信號為頻率為Ω的單頻余弦信號，即UΩ(t)=UΩmcosΩt(Ωω

6、c),則普通調(diào)幅波信號為:</p><p>　　uAM(t)= (Ucm+kUΩm cos Ωt)cosωct = Ucm(1+MacosΩt)cosωct （1）</p><p>　　——式中：Ma＝kUΩm/Ucm，稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度</p><p>　　AM調(diào)制信號波形如圖1所示：</p><p><b>　　圖1

7、.普通調(diào)幅波形</b></p><p>　　顯然AM波正負(fù)半周對稱時：MaUcm＝Umax－Ucm ＝Ucm－Umin，</p><p>　　調(diào)幅度為：Ma=( Umax－Ucm )∕Ucm =( Ucm－Umin )∕Ucm。</p><p>　　Ma＝0時，未調(diào)幅狀態(tài)</p><p>　　Ma＝1時，滿調(diào)幅狀態(tài)（100％），正

8、常Ma值處于0～1之間。</p><p>　　Ma>1時，普通調(diào)幅波的包絡(luò)變化與調(diào)制信號不再相同，會產(chǎn)生失真，稱為過調(diào)幅現(xiàn)象。所以，普通調(diào)幅要求Ma必須不大于1。圖2所示為產(chǎn)生失真時的波形。</p><p>　　圖2.Ma>1時的過調(diào)制波形</p><p>　　3.1.2 振幅調(diào)制電路的組成模型</p><p>　　從調(diào)幅波的表達(dá)

9、式（1）可知，在數(shù)學(xué)上調(diào)幅電路的組成模型，可以由一個相乘器和一個相加器組成。如圖3所示：</p><p>　　圖3.低電平調(diào)幅原理圖</p><p><b>　　3.2振幅解調(diào)電路</b></p><p>　　3.2.1包絡(luò)檢波原理</p><p>　　振幅解調(diào)是振幅調(diào)制的逆過程，從頻譜的角度看就是將有用信號從高頻段搬到

10、低頻段。而要完成頻譜搬移（有新頻率產(chǎn)生），電路中必須要有非線性器件。一般情況下，AM波采用包絡(luò)檢波即峰值檢波的方式實(shí)現(xiàn)解調(diào)。即包絡(luò)檢波就是從AM波中還原出原調(diào)制信號的過程。</p><p>　　設(shè)輸入普通調(diào)幅信號uAM（t）如（1）式所示，圖4中非線性器件工作在開關(guān)狀態(tài)，則非線性器件輸出電流為：io(t)=guAM(t)·K1（ωct）</p><p>　　=gUcm(1+Mac

11、osΩt)cosωct·</p><p>　　式中： g——非線性器件伏安特性曲線斜率。</p><p>　　可見io中含有直流，Ω，ωc，ωc±Ω以及其它許多組合頻率分量，其中的低頻分量是gUm(1+MscosΩt)∕Π。用低通濾波器取出io中這一低頻分量，濾除ωc-Ω及其以上的高頻分量，就可以恢復(fù)與原調(diào)制信號U（t）成正比的單頻信號了。</p><

12、;p>　　圖4.包絡(luò)檢波原理圖</p><p>　　圖4中（a）圖為包絡(luò)檢波電路的組成模型，（b）圖則為包絡(luò)檢波還原信號的波形變化過程和頻譜的變化情況。</p><p>　　四.試驗(yàn)程序及仿真波形</p><p><b>　　1．試驗(yàn)程序</b></p><p><b>　　clear <

13、/b></p><p><b>　　clc </b></p><p>　　close all; </p><p>　　t=0:0.01:2*pi;  </p><p>　　y0=2^(1/2)*cos(2*pi*t);  </p><p>　

14、　y1=(2+2^(1/2))*cos(2*pi*t);          %信源頻率為1Hz的余弦 </p><p>　　y2=cos(2*pi*10*t);            &

15、#160;       %載波10Hz </p><p>　　y3=y1.*y2;                     &

16、#160;      %已調(diào)信號</p><p>　　y4=y3.*y2;                       

17、60;    %同步解調(diào)，與載波相乘 </p><p>　　figure(1);  </p><p>　　[b,a]=cheby1(12,0.5,100/500);          %切比雪夫?yàn)V波器 </p>

18、<p>　　y5=filter(b,a,y4);                     %濾波</p><p><b>　　y6=y5*2; </b><

19、/p><p>　　figure(1); </p><p>　　subplot(5,1,1);  </p><p>　　plot(y0);                  

20、            %畫出信源的圖形</p><p>　　title('余弦信號'); </p><p>　　subplot(5,1,2);  </p><p>　　plot(y2);  

21、                             %畫出載波圖形</p><p>　　title('載波信號&

22、#39;); </p><p>　　subplot(5,1,3);  </p><p>　　plot(y3);                      

23、;     %畫出已調(diào)信號的信號圖形</p><p>　　title('調(diào)制信號'); </p><p>　　subplot(5,1,4); </p><p>　　plot(y4);  </p><p>　　title('相干解調(diào)信號

24、9;); </p><p>　　subplot(5,1,5);  </p><p>　　plot(y5);                      &

25、#160;        %畫出解調(diào)信號的圖形</p><p>　　title('解調(diào)信號'); </p><p><b>　　N=100; </b></p><p>　　t=0:0.01:1; </p>

26、<p><b>　　T=1;  </b></p><p>　　Pxx=(abs(fftshift(fft(y5)).^2)/T); </p><p>　　f=-length(Pxx)/2:length(Pxx)/2-1 </p><p>　　figure(2); </p><

27、p>　　plot(f,Pxx);  </p><p>　　title('解調(diào)信號的功率譜密度'); </p><p>　　xlabel('頻率'); </p><p>　　ylabel('功率（dB）'); </p><p><b>　　g

28、rid on;</b></p><p><b>　　2．仿真波形及分析</b></p><p><b>　　見下頁</b></p><p>　　第一個基帶余弦信號，第二個為載波信號，第三個為調(diào)制信號，可以看出調(diào)制信號幅度隨基帶信號的幅度變化而變化。第四個為相干解調(diào)信號，可以看出其中含有高頻信號。第五個

29、為通過低通濾波器后的信號，可以看出和基帶信號基本保持一致。</p><p><b>　　五.結(jié)果分析及改進(jìn)</b></p><p><b>　　1.結(jié)果分析</b></p><p>　　本設(shè)計圓滿的完成了對AM信號實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)，與課題的要求十分相符；也較好的完成了對AM信號的時域分析，通過fft變換，得出了調(diào)制信號和解調(diào)

30、信號的頻譜圖；在濾波這一部分，課題主要是從巴特沃斯濾波器入手來設(shè)計低通濾波器等入手，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的濾波效果。在設(shè)計FIR低通濾波器的時候，通帶邊界頻率設(shè)定為載波信號頻率Fp=f，阻帶截止頻率Fs=f+20,采樣頻率Ft=8f；在設(shè)計IIR低通濾波器的時候，通帶邊界頻率設(shè)定為Fp=f-50，阻帶截止頻率Fs=f，采樣頻率Ft=10f。這樣設(shè)定后，在改變載波信號頻率的時候就有可能使濾波器無法進(jìn)行正常的濾波，從而得不到正確的結(jié)果。載波頻率f可以

31、選的高一些，在設(shè)計的時候時間采樣t的間隔就要大一些。</p><p><b>　　2.改進(jìn)建議</b></p><p>　　（1）、信號的幅度調(diào)制一般有欠調(diào)制，調(diào)制和過調(diào)制等不同狀態(tài)，在本實(shí)驗(yàn)中，可利用matlab工具仿真實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的調(diào)制信號，可以驗(yàn)證調(diào)幅系數(shù)對調(diào)制狀態(tài)的影響。</p><p>　　（2）、通過一個設(shè)計題目分別采用不同類型的調(diào)

32、制信號進(jìn)行仿真，至少給出兩種以調(diào)制信號源，同時用理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩種方法來理解抑制的幅度調(diào)制。</p><p><b>　　六.感想與心得</b></p><p>　　本次課程設(shè)計，是對平時所學(xué)知識的檢驗(yàn)和擴(kuò)展，是一個較好的理論接觸實(shí)際的機(jī)會。在完成本次課程設(shè)計的過程中，遇到的難題也是比較多的，但是在經(jīng)過想老師和同學(xué)的請教以及查閱相關(guān)的書籍資料，順利完成了課程設(shè)計任

33、務(wù)，鍛煉了我獨(dú)立解決問題的能力。通過本次課程設(shè)計，不僅鍛煉了我的計算機(jī)應(yīng)用能力，使我對MATLAB軟件的基本應(yīng)用有了進(jìn)一步的理解和認(rèn)識，對軟件的操作也更為熟練，也使我懂得了要將平時的理論知識應(yīng)用到實(shí)際中區(qū)并非易事，是需要很多努力的，除此之外，還讓我明白了如何積極主動的學(xué)習(xí)以及自我學(xué)習(xí)的一些方法，培養(yǎng)了自我學(xué)習(xí)的興趣。</p><p><b>　　七.參考文獻(xiàn)</b></p>&