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1、内部基于MATLAB勺AM调制解调系统仿真报告XXXX-XXXX-XXXX-XXXXV1.0市智能信号与图像处理重点实验室2013年10月29日修订历史记录日期版本文档负责人修改容2013-10-29V1.0亚洲创建文档编制签字日期审查签字日期审核签字日期批准签字日期文档评审负责人：参加评审人员:目录1 引言 51.1 设计目的 51.2 术语定义 51.3 参考资料 51.4 文档组织 52 AM 调制解调 62.1 AM 调制 62.2 AM 解调 73 基于 MATLAB 的 AM 仿真 83.1 仿真基本参数 83.2 生成调制信号 83.3 AM 调制器 83.4 相干解调器 94 。

2、仿真结果曲线 104.1 发送信号波形和频谱 104.2 载波信号波形和频谱 124.3 AM 信号波形和频谱 144.4 相干解调波形和频谱 164.5 恢复信号波形和频谱 185 总结 206 程序附录 201引言1.1设计目的本报告依照传统模拟调制的规，给出了 AM调制解调的具体流程，重点研究了系统中各 阶段信号时域和频谱波形以及频谱的搬移变化，为 AM调制解调系统信号波形的进一步深入 研究做了基础。1.2术语定义本文档使用以下关键术语和简略语。英文缩写英文全称中文名称AMAmplitude Modulation幅度调制AWGNAdditive White Gaussian Noise加。

3、性咼斯白噪声1.3参考资料1通信原理(第六版)樊昌信 丽娜编著国防工业2007年1月1.4文档组织报告第二部分给出了 AM调制解调的基本原理；第三部分给出了系统在 MATLAB里面的程 序调试及仿真；第四部分给出了各仿真模块输出时域和频域波形，并对比发射信号和接收信号的时域波形；第五部分对报告进行了总结。2 AM调制解调图1 AM调制解调系统框图图1显示给出了用于 AM调制解调的系统框图。从图中可知，发送端信源信号m(t)经AM调制器的调制后搭载高频载波发送出去，发送信道中经历加性高斯白噪声的干扰。接收端信号经历AM解调器的解调输出，最终得到信宿信号m(t)。2.1 AM调制图2 AM调制模型。

4、图2显示给出了 AM调制的原理模型。从图中可知发送信号m(t)和直流分量 A0叠加后乘以高频载波cos( ct)后即可形成AM调制信号。具体时域表波形为：Sam (t)A m(t) COS c(t)(1) Aocos c(t) m(t)cos c(t)对应的频谱波形为：SAM(f)2 M(ffc)M(ffc)(ffc)(ffc)2.2 AM解调Sm(t)低通滤波器 Sd(t)COS(? ct)图3 AM解调模型图3显示给出了 AM解调的数学模型。由上图可知，解调端信道输出信号sm(t)乘以跟发送端同频同相的高频载波cos( ct)后，经低通滤波器提取低频分量，即可得到原始的基带调制信号。具体理。

5、论推导如下：送入解调器的AM的表达为Sm(t)A m(t) cos( ct)与同频同相的相干载波相c(t)= cos( ct)乘后得2Sp(t) A m(t) cos ( ct)1 12 Ao m(t)Ao m(t) cos(2 ct)经历低通滤波器滤除高频信号后得1 s/t)二 Ao m(t)2再经过隔直流电容后1s 2m(t)并对比发射t 。具体如下：m_sig 由两3 基于 MATLAB 的 AM 仿真本仿真利用MATLAB自带函数仿真了 AM系统各阶段信号的时域和频域波形， 信号和解调恢复信号的波形。3.1 仿真基本参数系统仿真前定义采样间隔 ts, 载波频率 fc, 噪声系数 sig。

6、ma, 和时间长度 %ts=1.e-4;t=-0.04:ts:0.04 ;fc=500;sigma=0.3 ;3.2 生成调制信号仿真中采用时间长度 -0.02 0.02 高度为 1的三角脉冲波形作为调制信号 % 生成调制信号m_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02)； %调整信号个三角脉冲波形左右平移后叠加生成。3.3 AM 调制器在 MATLAB 中使用如下的语句对发射信号进行调制：% 调制过程 s_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t) ； %AM 信号由调制信号 m_sig 叠。

7、加直流分量后乘以载波并混以噪声形成。 cos(2*pi*fc*t)； % 载波信号， fc 为载波频率 。randn(size(t);% 代表 服从正态分布的噪声。3.4 相干解调器相干解调依靠接收端提供跟发送端同频同相的高频载波 cos( ct) 乘以接收信号，再经低通滤波器提取低频分量来恢复出原调制信号。具体程序实现如下：% 产生本地接收载波s_carr =cos(2*pi*fc*t) ；% 同步解调s_dem=s_am.*s_carr ；% 定义 lfft 变量Lfft=length(t)； %取时间区间的长度并赋值给Lfft 。Lfft=2Aceil(log2(Lfft)+1); %各。

8、Lfft重新转化成为更大的偶数Lfft。ceil；%向正无穷大的方向取整% 绘制解调后信号频谱S_dem=fftshift(fft(s_dem,Lfft)/(length(t);% 生成低通滤波器h=fir1(60,B_m*ts)； %设计低通滤波器频域相应，其中滤波器阶数60, 截至频率75Hz 。% 低通滤波s_rec=filter(h,1,s_dem)；%理想低通滤波器 filter 滤除 s_dem 中的高频分量得恢复信号 s_rec 。% 绘制恢复信号频谱S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t)；4仿真结果曲线4.1发送信号波形和频谱t(se。

9、c)图4发送信号时域波形图4显示给出了用于调制的发送信号时域波形。图中横坐标和纵坐标分别对应表示时间和信号幅值。从图中可以明显看出发送信号为三角波信号。0.50.45 -0.40.35 -0.3 -0.25f(Hz)图5发送信号的频谱图5显示给出了三角波发送信号对应的频谱。图中横坐标表示频率， 纵坐标表示频谱幅150Hz。值。从图中可以看出信号频谱主要集中在低频段，而且信号带宽较窄，大约在4.2载波信号波形和频谱t(sec)-3X 10图6载波信号时域波形1,周期为 2.0 10-3s，图6显示给出了发送端调制基带信号所使用的载波波形。图中横坐标表示载波持续时 间，横坐标表示载波幅度。 从图中。

10、可知本次调制使用的载波是幅度为 频率为500Hz的余玄波。图7载波信号频谱+500Hz, -500Hz。图7显示给出了系统发射信号所需载波信号频谱。图中横坐标表示频率， 纵坐标表示信 号频谱幅值。从图中可以明显看出载波频谱的中心频率分别为4.3 AM信号波形和频谱st(sec)图 8 AM 信号波形(SNR=19.72dB)图8显示给出了系统中经过 AM调制后信号的时域波形。图中横坐标和纵坐标分别对应 表示时间和信号幅值。 从图中可知，已调制信号的外包络仍然保持着跟调制信号相同的包络 特性。图9 AM信号频谱波形(SNR=19.72dB )图9显示给出了经历调制后信号所对应的频谱。频谱图中横坐。

11、标表示频率，纵坐标表示频谱幅值。从图中可知：原发射信号经过调制后，频谱明显从原来的低频部分搬移到载波频 率对应的高频部分。但由于已调制信号中直流分量的作用，调制后信号频谱的幅值相比原调制信号频谱幅值并没有完全减半。4.4相干解调波形和频谱2.55 0 5 a a- tee m s-2-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.01t(sec)0.0150.020.025图10经过相干解调后的时域信号波形图10显示给出了相干解调号乘以跟发送载波同频的本地余玄波后的时域波形。图中横坐标为时间轴，纵坐标表示信号幅值。从上述图中可知: 一极性输出，同时信号的频率增加。AM信。

12、号完整的输入波形转化为单teeI S0.20.1f(Hz)图11相干解调频谱图中横坐标表示频率图11显示给出了信号通过相干解调乘以本地载波后对应频谱图。变化围，纵坐标表示频谱幅值。由上图对比图9可知，乘以本地载波后的信号频谱将 AM信 号频谱又重新的搬移，而在高频段仍然保留频谱分量。4.5恢复信号波形和频谱t(sec)图12经过低通滤波器后恢复信号时域波形(SNR=19.72dB )图12显示给出了经过低通滤波器后恢复出的信号的时域波形。图中横坐标表示信号长度时间坐标轴，纵坐标表示恢复信号的幅值。从图中可看出，恢复的信号波形基本上跟发送端发送信号波形吻合。但由于受到噪声的影响，信号的包络发生了。

13、抖动。cer( s0.10.050-150-100-500-20050100150200f(Hz)图13经历低通滤波器恢复信号频谱图图13显示给出了相干解调信号经过低通滤波器后对应的频谱。上述图像中横坐标代表频率变化，纵坐标表示频谱幅度变化。对比原发射信号频谱可知，此恢复出的信号频谱基本跟发射信号频谱波形吻合并且带宽大约在150H z,说明能较好的恢复出原调制信号。5 总结更直本报告使用MATLAB件仿真了 AM调制解调系统中各阶段信号的时域和频谱波形,观的研究了信号在通过系统中各阶段的波形和频谱搬移变化情况。% AM Modulation &Demodulation% by yazooliu。

14、% 2013,10,28% Copyright by N6_207lab% the basic parameter for AM Modulation &Demodulation system%ts=1.e-4;t=-0.04:ts:0.04;fc=500; %frequency of carriersigma=0.2; %noise index% Generate message signal by using functiontripulsm_sig=tripuls(t+0.01,0.02)-tripuls(t-0.01,0.02);% FFT of m_sigLfft=length(t)。

15、; %the length of tLfft=2Aceil(log2(Lfft);% shift the variable ofLfft M_fre=fftshift(fft(m_sig,Lfft)/(length(t);freqm=(-Lfft/2:Lfft/2-1)/(Lfft*ts);%frequency rangeB_m=150;%Bandwidth of the signal is B_mHzfiltersignalh=fir1(60,B_m*ts);%B_m*ts=0.015*5K=75Hz,the cut_off freq of LPF%Am signal generated b。

16、y adding a carrier to DSB-SCs_carr=cos(2*pi*fc*t);%carrier signals_am=(1+m_sig).*cos(2*pi*fc*t)+sigma*randn(size(t);% modulated%fft to s_am%Lfft=length(t);% fft to”s_am%frequency rangeLfft=29eil(log2(Lfft)+1);S_am=fftshift(fft(s_am,Lfft)/(length(t);freqs=(-Lfft/2:Lfft/2-1)/(Lfft*ts);%Display the Tim。

17、e_domain &Frequency_domain waveform of message_signal%figure(1);h1=plot(t,m_sig);%title(Message Signal);xlabel( t(sec) );ylabel( m(t);axis(-0.025 0.025 -2 2);set(h1, Linewidth ,1.5);figure(2);h2=plot(freqm,abs(M_fre);%title(Message Spectrum);xlabel( f(Hz) );ylabel( M(f);axis(-200 200 0 0.5);set(h2, 。

18、Linewidth ,1.5);% Display the Time_domaim&Frequency_domain waveform Of Carrier%figure(3);S_carr=fftshift(fft(s_carr,Lfft)/(length(t);h3=plot(freqs,abs(S_carr);%title(Carrier Spectrum);xlabel( f(Hz) );ylabel( it S_it carr(it f);axis(-700 700 0 0.5);set(h3,Linewidth ,1.5);figure(4);h33=plot(t,s_carr);。

19、%title(Carrier Signal);xlabel( t(sec) );ylabel( it s_carr(it t);axis(-0.005 0.005 -1.5 1.5);set(h33,Linewidth ,1.5);%Display the Time_domain &Frequency_domain wave of AM Dodulatied_signal%figure(5);h4=plot(t,s_am);xlabel(t(sec) );ylabel( it s_it AM(it t);%title(AM Modulated Signal);axis(-0.025 0.025。

20、 -2 2);set(h4,Linewidth ,1.5);figure(6);%S_am is given beforeAM(ith5=plot(freqs,abs(S_am);xlabel( f(Hz) );ylabel( it S_it f) );%title(AM Specturm);axis(-700 700 0 0.5);set(h5,Linewidth ,1.5);% Demodulation begins by using the coherent_demodulation%s_dem=s_am.*s_carr;S_dem=fftshift(fft(s_dem,Lfft)/(l。

21、ength(t);%Using the ideal LPF with bandwidth 150Hz% s_rec=filter(h,1,s_dem);S_rec=fftshift(fft(s_rec,Lfft)/(length(t);%Display the Time_domain &Frequency_domain wave of Coherent_signal% figure(7););ylabel( it s_it rect(itLinewidth ,1.5);f(Hz) );ylabel( it S_itLinewidth ,1.5);h6=plot(t,s_dem);xlabel(。

22、 t(sec) t) );%title(Cohernet Signal);axis(-0.025 0.025 -2 2);set(h6, figure(8);h7=plot(freqs,abs(S_dem);xlabel( rect(it f) );%title(Coherent Specturm);axis(-1200 1200 0 0.5);set(h7,%Display the Time_domain &Frequency_domain wave of Rcecovered_signal %figure(9);h8=plot(t,s_rec);xlabel( t(sec) );ylabe。

23、l( it s_it rec(it t) );%title(Recovered Signal);axis(-0.025 0.025 -0.5 1);set(h8, Linewidth ,1.5); figure(10);h9=plot(freqs,abs(S_rec);xlabel( f(Hz) );ylabel( it S_it rec(it f);Linewidth,1.5);%title(Recovered Specturm); axis(-200 200 0 0.5);set(h9,% Display all time_domain wave on one figure(10)%reg。

24、ion1=-0.025 0.025 -2 2 ;figure(11);subplot(221); h_1=plot(t,m_sig);title( Signal );xlabel( set(h_1, LinewidthMessaget(sec),1.5); grid);ylabel(m(t)on;);axis(region1);subplot(222); h_2=plot(t,s_am);xlabel(AM Modulated Signalt(sec);ylabel(it s_itAM(itt) );title(set(h_2, Linewidth);,1.5);axis(region1); 。

25、gridon;subplot(223);h_3=plot(t,s_dem);xlabel( t) );title( Rectified Signal axis(region1);set(h_3,t(sec);ylabel(it s_it rect(it);Linewidth,1.5); gridon ;subplot(224);h_4=plot(t,s_rec);xlabel(t) );title( Recovered Signal axis(-0.025 0.025 -0.5 1);set(h_4,t(sec);ylabel(it s_it rec(it);Linewidth,1.5); g。

26、ridon;MessageM(f) );Linewidth,1.5); gridonf(Hz) );ylabel( it S_itLinewidth,1.5); gridon;f(Hz);ylabel(it S_it%Display all Frequency_domain wave on one figure(11)% region2=-700 700 0 0.5;figure(12); subplot(221);h_5=plot(freqm,abs(M_fre);title(Spectrum );xlabel( f(Hz) );ylabel( axis(-200 200 0 0.5);se。

27、t(h_5,subplot(222); h_6=plot(freqs,abs(S_am);xlabel(AM(it f) ); title( AM Specturm ); axis(-700 700 0 0.5);set(h_6, subplot(223);h_7=plot(freqs,abs(S_dem);xlabel(rect(it f);title( Coherent Specturm );axis(region2);set(h_7, Linewidth ,1.5, color , r );grid on; subplot(224);h_8=plot(freqs,abs(S_rec);xlabel(f(Hz);ylabel(it S_itrec(it f) );title(Recovered Specturm)axis(-200 200 0 0.5);set(h_8,Linewidth,1.5,color , r );gridon%save the result to file% save AM_mod_demod_yzliu_10_28。