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1、基于 MATLAB 的模擬調制實驗報告1、實驗目的1.進一步學習調制的知識，掌握調頻與調角兩種模擬調制技術。2.進一步學習 MATLAB的編程，熟練使用 MATLAB進行作圖。2、實驗原理1.調制的概念調制(modulation)就是對信號源的信息進行處理加到載波上，使其變為適 合 于信道傳輸的形式的過程，是使載波隨信號而改變的技術。一般，用來傳送消息的信號 叫作載波或受調信號，代表所欲傳送消息的信tuc號叫作調制信號，調制后的信號 叫作已調信號。用調制信號 控制載波tu的某些參數，使之隨 而變化，就可實現調制。t2.調制的目的 頻譜變換當所要傳送的信號的頻率或者太低，或者頻帶很寬，對直接采用。

2、電磁波的形 式進行發送很不利，需要的天線尺寸很大，而且發射和接受短的天線與諧振回路的參數變化范圍很大。為了信息有效與可靠傳輸，往往需要將低頻信號的基帶頻譜搬移到適當的或指定的頻段。這樣可以提高傳輸性能，以較小的發送功率與較短的天線來輻射電磁波。 實現信道復用為了使多個用戶的信號共同利用同一個有較大帶寬的信道，可以采用各種復用技術。如模擬電話長途傳輸是通過利用不同頻率的載波進行調制。將各用戶話音每隔 4 kHz搬移到高頻段進行傳輸。 提高抗干擾能力不同的調制方式，在提高傳輸的有效性和可靠性方面各有優勢。如調頻廣播系統，它采用的頻率調制技術，付出多倍帶寬的代價，由于抗干擾性能強，其音質比只占 10。

3、 kHz帶寬的調幅廣播要好得多。擴頻通信就是以大大擴展信號傳輸帶寬，以達到有效抗拒外部干擾和短波信道多徑衰落的特殊調制方式。3.調制的種類根據 和 的不同類型和完成調制功能的調制器傳遞函數不同，調tutc制分為以下多種方式：(1) 按調制信號 的類型分為：t 模擬調制：調制信號 是連續變化的模擬量，如話音與圖像信號。 數字調制：調制信號是數字化編碼符號或脈沖編碼波形。(2) 按載波信號 的類型分：tc 連續波調制：載波信號為連續波形，通常以正弦波作為載波。2 脈沖調制：載波信號是脈沖波形序列。(3) 按調制器的不同功能分： 幅度調制：以調制信號去控制載波的幅度變化，如模擬調幅，脈沖幅度調制(P。

4、AM) ，幅移鍵控(ASK) 。 頻率調制：以調制信號去控制載波信號的頻率變化，如模擬調頻(FM) ，頻移鍵控(FSK) ，脈寬調制(PDM) 。 相位調制：以調制信號去控制載波信號的相位變化，如模擬調相(PM) ，相移鍵控(PSK) ，脈位調制(PPM) 。(4) 按調制器的傳輸函數分： 線性調制：已調信號的頻譜與調制信號頻譜是線性的頻譜位移關系。如各種幅度調制，幅移鍵控(ASK) 。 非線性調制：已調信號的頻譜與調制信號頻譜沒有線性關系，即調制后派生出大量不同于調制信號的新的頻率成份。如調頻(FM) ，調相(PM) ，頻移鍵控(FSK) 。3、實驗過程這次實驗主要利用 MATLAB實現幅度。

5、調制與角度調制。1.幅度調制原理 AM調制AM是用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規律變化的過程。如圖 1所示。 圖 1調制信號 疊加直流 后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規雙邊tm0A帶(AM)調幅波。其時域表達式為： 0()()*cosAM cStmttAM信號波形的包絡與輸入基帶信號 成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。但為了保證包絡檢波時不發生失真，必須滿足，否則將出現過調幅現象而帶來失真。AM 信號的頻譜是由載頻分max0tA量和上、下兩個邊帶組成。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。AM 信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶。

6、寬信號帶寬的兩倍 2AMHBf。下面利用matlab實現AM 的調制。為方便觀察，令輸入信號為單一正弦波信號。3-AM調制輸出信號和頻譜-dt=0.0001; %時間采樣頻率fH=10; %調 制信號最高頻率fc=1000; %載波中心頻率T=0.2; %信號 時長N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fH*t); %調制信號A=2;s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t);f,Xf=FFT_SHIFT(t,s_am); %已調信號 頻譜subplot(211);plot(t,s_am);hold on; %畫出AM信號波形plot(t,A+。

7、mt,r-); %表示AM 上包絡plot(t,-(A+mt),r-); %表示AM 下包絡title(AM調制信號及其包絡 );xlabel(時間t);subplot(212); %畫出AM 波頻譜plot(f,abs(Xf);axis(700 1300 0 max(Xf);title(AM信號功率譜 );xlabel(頻率f);4圖 2結果分析：從圖 2中頻譜圖可以看出，調幅過程實際就是頻譜搬移，是一個線性過程。經調制后，調制信號的頻譜被搬移到載頻附近，成為下邊頻(帶)和下邊頻(帶) 。信號功率正比于頻譜的平方，所以可以看出載波信號的功率占整個調幅波功率的絕大部分。同樣由公式計算可以得到2。

8、(1)aOTmP其中， 為載波功率。所以在發送中，我們可以只發送上、下邊帶，此時為 DSB調制；只發送上邊帶或者下邊帶，此時為 SSB。 DSB調制在幅度調制的一般模型中，若假設濾波器為全通網絡( 1) ， ，調制信號 m(t)中無直流分量，則輸出的已調信號就是無載波分量的雙邊帶調制信號，或稱抑制載波雙邊帶(DSB-SC)調制信號，簡稱雙邊帶(DSB)信號。DSB 調制器模型如下圖 3所示。tccos)(tm )(tsDSB產 3-7 DSB產產產產產 圖 35下面利用 matlab實現 DSB 的調制。為方便觀察，令輸入信號為單一正弦波信號。 -DSB調制信號輸出和頻譜-dt=0.0001;。

9、 %時間采樣頻率fH=10; %調 制信號最高頻率fc=1000; %載波中心頻率T=0.1; %信號 時長N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fH*t); %調制信號s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_dsb); %已調信號頻譜subplot(211)plot(t,s_dsb);hold on; %畫出DSB信號波形plot(t,mt,r-); %標示mt 波形plot(t,-mt,r-);title(DSB調制信號及其包絡);xlabel(時間t);subplot(212)plot(f,PSD);a。

10、xis(750, 1250, 0 ,0.015);title(DSB信號頻譜);xlabel(頻率f);6圖 4結果分析：從圖 4可以看出，DSB 信號時域圖與頻譜中不含有載波分量，僅有上下邊帶，發射功率大大降低。 SSB由于 DSB信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的，皆攜帶了調制信號的全部信息，因此，從信息傳輸的角度來考慮，僅傳輸其中一個邊帶就夠了。用濾波法實現單邊帶調制的原理圖如下圖 5所示tccos)(tm )(tsSSB產 3-9 SSB產產產產產產產產)(SSBH圖 57下面利用 matlab實現 SSB的調制。為方便觀察，令輸入信號為單一正弦波信號。 -SSB調制信號輸出和頻譜- d。

11、t=0.0001; %時間采樣頻率fH=10; %調 制信號最高頻率fc=1000; %載波中心頻率T=0.1;N=T/dt;t=0:N-1*dt;mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fH*t); %調制信號s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t);f,sf=FFT_SHIFT(t,s_ssb); %單邊帶信號頻譜subplot(211)plot(t,s_ssb);hold on; %畫出SSB信號波形plot(t,mt,r-); %標示mt 的包絡plot(t,-mt,r-); %標示mt 的包絡title(SSB調制信號);xlabel(時間t)。

12、;subplot(212)plot(f,abs(sf);axis(750 1250 0 max(abs(sf);title(SSB信號頻譜);xlabel(頻率f);8圖 6結果分析：從圖 6的調制信號頻譜可以看出，輸出信號只有上(或者下)邊帶，大大減小了發射功率。而且 SSB信號頻帶可節約一半，這對于日益擁擠的短波波段(330MHz)來說有重大意義，因為這樣就能在同一波段中，使所容納的頻道數目增加一倍，大大提高了短波波段的利用率。總結：在以上模擬線性調制中，AM 波發送信號的上下邊帶和載波，帶寬為調信號的最大頻率的兩倍，發射功率較大；DSB 波只發送信號的上下邊帶，發射功率大大減小，但帶寬仍。

13、然為調信號的最大頻率的兩倍；SSB 波只發送信號上邊帶或者下邊帶，帶寬是 AM與 DSB波的一半。但是，在解調過程中，AM 波采用非相干解調(包絡檢波) ，電路十分簡單，采用二極管檢波電路就可以恢復出調制信號。DSB、SSB 需采用相干解調，電路較復雜。所以在廣播通信中廣泛采用 AM調制。2.角度調制在調制時，若載波的頻率隨調制信號變化，稱為頻率調制，簡稱調頻；若載波的相位隨調制信號變化，稱為相位調制，簡稱調相。在這兩種調制中，載波的幅度保持恒定不變，而頻率和相位的變化都表現為載波的瞬時相位變化，故把調頻和調相統稱為角度調制或調角。調角的一般表達式為 ()cos()mcstAtt式中：A 為載。

14、波的恒定振幅， c為信號的瞬時相位，極為 ()t； 為相對于載波的相位 ct的瞬時相位偏移； /cdtt是信號的瞬時角頻率，9記為 ()t；而 ()/dt成為相對于載頻 c的瞬時頻偏。 FM調頻調頻就是使瞬時頻率偏移隨調制信號 ()mt成比例變化，即()fdtKfK 為調制靈敏度。 所以頻率調制的一般表達式為： ()cos()FMcfstAtKmd根據調制后載波瞬時相位偏移的大小，可將頻率調制分為寬帶調頻(WBFM)與窄帶調頻(NBFM) 。寬帶與窄帶調制的區分并無嚴格的界限，但通常認為由調頻所引起的最大瞬時相位偏移遠小于 30時，即max()6fKd稱為窄帶調頻。否則，稱為寬帶調頻。寬帶調頻一般用直接調頻法，框圖如圖 7。()()FMtSt圖 7 直接調頻法窄帶調制一般使用間接間接調頻法，框圖如圖 8。 () ()FMmtdtPSt圖 8 間接調頻法 為方便起見，無妨假設正弦載波的振幅 A1，則由調頻信號的一般表達式，()cos()sin()tFMFt tcFStKdmKmd。

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總結

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