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通信原理实验一 模拟调制已调信号的波形和频谱.doc

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《通信原理》课程实验报告 HUNAN UNIVERSITY通信原理课程实验报告 题 目： 模拟调制已调信号的波形和频谱 学生姓名： 学生学号： 专业班级： 　 指导老师： 杜青松 目 录1.实验目的 12.实验原理 12.1AM调制 12.2DSB调制 12.3SSB调制 22.4FM调制 33.实验内容与要求 34.实验方法与实验步骤 84.1仿真基本参数 84.2生成调制信号 84.3 载波信号 94.4对调制信号进行AM调制 94.5对调制信号进行DSB调制 104.6对调制信号进行SSB调制 104.7对调制信号进行FM调制 115.实验结果与分析 135.1调制信号 135.2载波信号波形 135.3 AM调制信号波形和频谱 145.4 DSB调制信号波形和频谱 145.5 SSB调制信号波形和频谱 155.6 FM调制信号波形和频谱 156.心得与体会 15 第 15 页1.实验目的1、通过实验深入理解常见模拟调制样式AM、DSB、SSB、FM的调制原理及已调信号的波形和频谱；2、掌握绘制通信信号的频谱图形的方法；3、练习根据理论分析自行设计实验方法的能力。2.实验原理2.1AM调制2.2DSB调制DSB调制器模型如图 2 所示。在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络 (H(W)=1)，调制信号m(t) 中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号 (DSB)。每当信源信号极性发生变化时，调制信号的相位都会发生一次突变 π。调制的目的就是进行频谱搬移， 调制的目的就是进行频谱搬移， 使有用的低频信号搬移到高频上去，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。其时域和频域的表达式如下：2.3SSB调制产生单边带信号的最简单方法，就是先产生双边带。然后让它通过一个边带滤波器，只传送双边带信号中的一个边带，这种产生单边带信号的方法称为滤波法。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相依法。滤波法即SSB信号的频域表示：产生 SSB 信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波 器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。 我们把这种方法称为滤波法， 他是最简单也是 最常用的方法。单边带滤波器的传输函数具有如下理 想高通特性：其中：2.4FM调制3.实验内容与要求调制信号和载波信号的时间分辨率为0.0001s，时间 t的取值范围为0s≤t≤20s。1、产生调制信号m(t)=sin6πt，画出调制信号的时域波形图及其频谱图形。要求1：时域波形图显示的横坐标时间范围为0~1s，纵坐标范围为-1.1V~1.1V。实验结果应该如下图所示。要求2：频谱图显示的横坐标时间范围为-10~10Hz。实验结果应该如下图所示。2、产生载波信号c(t)=cos120πt，画出载波信号的时域波形图。要求显示的横坐标时间范围为0~1s，纵坐标范围为-1.1V~1.1V。实验结果应该如下图所示。3、对调制信号进行AM调制，产生AM已调制信号Sam(t)= [A0+m(t)]c(t)，自行选择A0的值，使得已调信号不产生过载。画出AM已调信号的时域波形图及频谱图。要求：实验结果应该如下两图所示。4、对调制信号进行DSB调制，产生DSB已调制信号SDSB(t)= m(t)c(t)。画出DSB已调信号的时域波形图及频谱图。要求：实验结果应该如下两图所示。5、对调制信号进行SSB调制，产生SSB已调制信号SSSB(t)。画出SSB已调信号的时域波形图及频谱图。要求：上单边带实验结果应该如下两图所示。6、对调制信号进行FM调制，产生FM已调制信号SFM(t)。画出FM已调信号的时域波形图及频谱图。要求：实验结果应该如下两图所示。4.实验方法与实验步骤本仿真利用MATLAB自带函数仿真了AM、DSB、SSB、FM等常见模拟调制样式，生成并记录了调制信号的波形和频谱。4.1仿真基本参数系统仿真前定义仿真具体参数。具体如下：%----------------------------------------------------------------T = 20; %仿真的总时间长度20s Ts = 0.0001; %采样时间间隔 t = 0:Ts:T; %定义时间矢量 N = length(t); %得到总采样点数Fs = 1/Ts; %采样频率 df = Fs/N; %计算频率分辨率 f = -Fs/2:df:Fs/2-df; %定义频率矢量(频谱图的横坐标)4.2生成调制信号生成调制信号并绘制时域波形图以及调制信号的幅频特性。%----------------------------------------------------------------figure(1); mt = sin(6*pi*t); %调制信号plot(t,mt);grid on; %时域波形图 axis([0 1 -1.1 1.1]);xlabel( '时间(s)' );ylabel( '电压 (V)' );title( '调制信号' ) figure(2);fmt = fft(mt);fmt = fftshift(fmt);fmt = abs(fmt);plot(f,fmt);grid on; %幅频特性minF=min(abs(fmt));maxF=max(abs(fmt));axis([-10 10 minF maxF]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('频率幅度值');title('调制信号幅频特性');4.3 载波信号产生载波信号并生成时域波形图：%----------------------------------------------------------------mt = cos(120*pi*t); plot(t,mt);grid on; axis([0 1 -1.1 1.1]); xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)'); title('载波信号c(t)=cos120πt' );4.4对调制信号进行AM调制 选择A0值为1.5，进行AM调制：%----------------------------------------------------------------figure(1); A0=1.5; mt = [A0+sin(6*pi*t)].*[cos(120*pi*t)]; plot(t,mt);grid on; axis([0 1 -2.5 2.5]); xlabel('时间(s)');ylabel('电压(V)'); title('AM已调信号s(t)=(A0+sin6πt)*cos120πt');figure(2);fmt = fft(mt); fmt = fftshift(fmt); fmt = abs(fmt); plot(f,fmt);grid on; minF=min(abs(fmt)); maxF=max(abs(fmt)); axis([-65 65 minF maxF]); xlabel('频率(Hz)');ylabel( '频率幅度'); title('AM已调信号幅频特性');4.5对调制信号进行DSB调制%----------------------------------------------------------------figure(1); mt = [sin(6*pi*t)].*[cos(120*pi*t)]; plot(t,mt);grid on; axis([0 1 -1.0 1.0]); xlabel('时间(s)');ylabel('电压(V)'); title('DSB已调信号s(t)=sin6πt*cos120πt');figure(2); fmt = fft(mt); fmt = fftshift(fmt); fmt = abs(fmt); plot(f,fmt);grid on; minF=min(abs(fmt)); maxF=max(abs(fmt)); axis([-65 65 minF maxF]); xlabel('频率(Hz)');ylabel('频率幅度值'); title('DSB已调信号幅频特性');4.6对调制信号进行SSB调制%----------------------------------------------------------------figure(1); mt1 = sin(6*pi*t);mt2 = -cos(6*pi*t); ct1 = cos(120*pi*t); ct2 = sin(120*pi*t); mt = 0.5.*mt1.*ct1+0.5.*mt2.*ct2; plot(t,mt);grid on; axis([0 1 -0.5 0.5]); xlabel('时间(s)');ylabel('电压 (V)'); title('SSB上单边带已调信号');figure(2); fmt = fft(mt); fmt = fftshift(fmt); fmt = abs(fmt); plot(f,fmt);grid on; minF=min(abs(fmt)); maxF=max(abs(fmt)); axis([-65 65 minF maxF]); xlabel('频率(Hz)');ylabel('频率幅度值'); title('SSB上单边带已调信号幅频特性');4.7对调制信号进行FM调制%----------------------------------------------------------------figure(1); kf = 50; fc = 60; mt = sin(6*pi*t); int_m=zeros(1,length(t)); for i=1:length(t)-1 int_m(i+1)=int_m(i)+mt(i)*Ts; endst=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_m);plot(t,st);grid on; minS=min(st); maxS=max(st); axis([0 1 minS maxS]); xlabel('时间(s)');ylabel('电压值(V)'); title('FM已调信号');figure(2); fmt = fft(st); fmt= fftshift(fmt); fmt = abs(fmt); plot(f,fmt); grid on; minF=min(abs(fmt)); maxF=max(abs(fmt)); axis([-200 200 minF maxF]); xlabel('频率(Hz)');ylabel('频率幅度值'); title('FM已调信号幅频特性');5.实验结果与分析5.1调制信号如图为调制信号的时域波形图以及幅频特性图。5.2载波信号波形如图为载波信号c(t)=cos120πt的时域波形图。5.3 AM调制信号波形和频谱A0值设为1.5时的AM调制时域波形图以及幅频特性。5.4 DSB调制信号波形和频谱5.5 SSB调制信号波形和频谱5.6 FM调制信号波形和频谱6.心得与体会 关 键 词： 调制 模拟 实验 信号 原理 波形 频谱 通信

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