王 通信原理课程设计 模拟调制系统的线性调制(幅度调制)的AM调制和非线性调制(角度调制)的FM调制

重庆交通大学信息科学与工程学院通信原理课程设计实验报告

专业班级：

学号：

姓名：

实验所属课程：通信原理

实验室(中心)：信息科学与工程学院软件中心指导教师：

实验完成时间： 2013 年 1 月 1日

教师评阅意见：

签名：年月日实验成绩：

一、设计题目

模拟调制系统的线性调制（幅度调制）的AM调制和非线性调制（角度调制）的FM调制

二、实验内容及要求:

1.掌握模拟调制系统的调制和解调（AM，FM）的方法

2.理解模拟调制系统的原理

3.掌握相干解调

4.能熟练运用matlab软件，设计程序，并进行仿真，实现设计功能

三、实验过程(详细设计):

本实验共包括2个程序，一个是线性调制AM，另一个是非线性调制FM，具体程序如下：

AM调制

clear all;

close all;

clc;

clf;

%************初始的一些定义**********

t=0:0.001:2;

dt=0.001; %定义t及抽样间隔

w=2*pi*2;

n=2*pi*15;

m=sin(w*t); %基带信号

p=cos(n*t); %载波信号

%*************AM调制*****************

AM=cos(n*t)+m.*cos(n*t); %AM调制信号,Ao=1

%******基带信号与载波信号波形图******

subplot(211);

plot(t,m);

title('基带信号');

xlabel('t');

ylabel('m(t)');

subplot(212);

plot(t,p);

title('载波信号');

xlabel('t');

ylabel('p(t)');

%********已调信号与加噪后的波形图*******

figure

subplot(211);

plot(t,AM);

title('AM调制');

xlabel('t');

ylabel('S(t)');

snr=10; %定义信噪比为10

y=awgn(AM,snr);

subplot(212);

plot(t,y);

title('加噪后的波形图');

xlabel('t');

ylabel('B(t)');

%******通过带通滤波器和解调的波形图*****

m1=2*dt*13;

m2=2*dt*17;

[b,a]=butter(4,[m1 m2],'bandpass') %设计4阶，带通为m1--m2的滤波器，求滤波器系数

H=filter(b,a,AM);

figure

subplot(211)

plot(t,H);

title('带通滤波后的波形');

xlabel('t');

ylabel('H(t)');

xx=abs(hilbert(H)); %希尔伯特变化，解调

xx=xx-1;

subplot(212) %解调信号与原基带信号对比

plot(t,m,t,xx,'r')

title('解调信号与基带信号对比');

ylabel('m(t)');

xlabel('t');

%************AM频谱图***************

f=1/dt; % 采样频率(Hz)

X=fft(AM); % 计算x的快速傅立叶变换X N=1/dt;

F=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1)

f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始

figure

plot(f,abs(F));

title('AM信号频谱图') ,axis([0,50,0,2000])

xlabel('Frequency');

ylabel('|F(k)|')

FM调制

clear all;

close all;

clc;

clf;

%************初始的一些定义**********

dt=0.0001;

t=0:dt:1;

fe=5;

fc=20;

mt=cos(2*pi*fe*t+0); %令phi=0

A=1;

kp=2;

%*************FM调制*****************

PM=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt);

%***基带信号、PM信号和加噪后的信号波形图***

subplot(3,1,1);

plot(t,mt);

title('基带信号')

subplot(3,1,2);

plot(t,PM);

title('FM信号'),axis([0,1,-1.5,1.5])

snr=10; %定义信噪比为10

s_pm1=awgn(PM,snr);

subplot(313);

plot(t,s_pm1);

title('加噪后的波形图');

xlabel('t');

ylabel('B(t)');

%加噪后的信号、通过带通滤波器、通过低通滤波器

figure

subplot(3,1,1);

plot(t,s_pm1);

title('s_pm1-加噪后的波形')

w1=2*dt*30;

w2=2*dt*70;

[b,a]=butter(4,[w1,w2],'bandpass')

s_pm2=filter(b,a,s_pm1);

subplot(3,1,2);

plot(t,s_pm2);

title('s_pm2-通过带通滤波器的波形') ;

B=fc+fe;

wn3=2*dt*B;

[b,a]=butter(4,wn3,'low');

s_pm3=filter(b,a,s_pm2);

subplot(3,1,3);

plot(t,s_pm3);

title('s_pm3-通过低通滤波器后的波形');

%信号通过微分器、取包络、解调后的波形

s_pm4=diff(s_pm3);

s_pm4=[s_pm4,0];

figure

subplot(3,1,1);

plot(t,s_pm4);

title('s_pm4-经微分器后的波形')

s_pm5=abs(hilbert(s_pm4));

subplot(3,1,2);

plot(t,s_pm5);

title('s_pm5-取包络')

B=fc+fe;

wn3=2*dt*B;

[b,a]=butter(4,wn3,'low');

s_pm6=filter(b,a,s_pm5);

subplot(313)

plot(t,s_pm6);

title('s_pm6-经低通滤波器后的波形')

s_pm6=s_pm6-0.0022;

figure(4)

plot(t,s_pm6*300,'r',t,mt);

四、测试结果及设计分析：

AM调制

1.基带信号，载波信号如图所示（w=2*pi*2;n=2*pi*15;m=sin(w*t); p=cos(n*t); ）

2.调制后的信号（AM信号），和加噪的信号（信噪比=10）

3.信号通过带通滤波器，然后进行解调后的波形

4.最后画出AM信号的频谱

FM调制

1.基带信号和FM信号以及加噪后的FM信号

2.加噪后的信号通过带通滤波器，低通滤波器后的信号

3.信号经过微分器后，然后取包络，得到图形

4.解调后的信号与基带信号的比较

五、思路及体会

实验设计思路

根据模拟系统调制的原理，线性系统和非线性系统不同，各有各的方法，一步一步进行程序的设计，由调制信号→载波信号→已调信号→对已调信号进行加噪→然后通过带通滤波器→最后对信号进行解调→然后和原始的调制信号进行比较，观察调制效果。本实验中最关键的部分就是实验原理，明确实验原理，按部就班，便可设计出合适的程序。

在上述过程中，首先要明确各个定值、变量的含义，以免混淆，而且其中涉及到多个信号，在读信号进行操作的时候也要仔细，否则会导致后面的程序无法运行。

实验设计体会

本学期的通信原理课程设计，我选择的题目是模拟系统的线性调制和非线性调制，难度中等，把平时在课堂上学习到的理论知识用到的实处，借助matlab 编程软件，做出了比较合适的调制系统。在这其中重重之重要明确实验原理，因此我把书本知识详细系统的又复习了一遍。其次，课程设计对matlab的软件的编程能力也有一定的要求，我又自学了许多新的函数用法，如各种滤波器的设计，频谱图的描绘。当然，凡事不能一帆风顺，其中我也遇到了很多问题，通过上机课向老师请教，课下和同学们讨论，从图书光查阅文献，上网浏览网页，基本把问题都搞明白了，明显感受到自己的思考能力，合作能力，创新能力有了很大的提高。另外，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，很好的验证了本次课程设计，我们只有把学到的知识投入到实际应用中，才算真正的把知识学懂，否则学到的知识是死知识，没有什么太大的价值。通过实践，我们锻炼了自己的各种能力，明白了之中的了奥妙和精髓，对以后的工作和生活具有很重要的指导意义！