实验一 各种模拟调制系统的信号分析
通信原理实验
上海工程技术大学通信原理综合实验报告学院电子电气工程学院专业电子信息工程班级学号022211117学生沈文杰指导教师赵晓丽一．验证性实验1.模拟信号源实验一、实验目的1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途2、观察分析各种模拟信号波形的特点。
二、实验内容1、测量并分析各测量点波形及数据。
2、熟悉几种模拟信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。
三、设计思想利用信号源模块和20M 双踪示波器进行模拟信号源实验。
主要测试点和可调器件说明如下：1、测试点2K同步正弦波：2K的正弦波信号输出端口，幅度由W1调节。
64K同步正弦波：64K的正弦波信号输出端口，幅度由W2调节。
128K同步正弦波：64K的正弦波信号输出端口，幅度由W3调节。
非同步信号源：输出频率范围100Hz～16KHz的正弦波、三角波、方波信号，通过JP2选择波形，可调电阻W4改变输出频率，W5改变输出幅度。
音乐输出：音乐片输出信号。
音频信号输入：音频功放输入点（调节W6改变功放输出信号幅度）。
2、可调器件K1：音频输出控制端。
K2：扬声器控制端。
W1：调节2K同步正弦波幅度。
W2：调节64K同步正弦波幅度。
W3：调节128K同步正弦波幅度。
W4：调节非同步正弦波频率。
W5：调节非同步正弦波幅度。
W6：调节扬声器音量大小。
四、实验方法1、用示波器测量“2K同步正弦波”、“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器W1，W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。
参考波形如下：2、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。
1）将跳线开关JP2选择为“正弦波”，改变W5，调节信号幅度（调节范围为0～4V），用示波器观察输出波形。
2）保持信号幅度为3V，改变W4，调节信号频率（调节范围为0～16KHz），用示波器观察输出波形。
3）将波形分别选择为三角波，方波，重复上面两个步骤。
3、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。
模拟线性调制系统实验报告
模拟线性调制系统实验报告实验项目名称：模拟线性调制系统实验一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）几种线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。
2. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）的工作原理的理解。
3. 了解产生调幅波（AM）和抑制载波双边带波（DSB—SC）的调制方式，以及两种波之间的关系。
4. 了解用滤波法产生单边带SSB—SC的信号的方式和上下边带信号的不同。
5. 研究在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。
6. 熟悉正交调幅QAM传输系统的原理及作用。
二、实验内容1常规调幅（AM）Amplitude modulation and demodulation（AM）[sim]2抑制载波双边带（DSB—SC）调制与解调DSB—SC modulation and demodulation [sim]3抑制载波单边带（SSB—SC）调制与解调SSB modulation and demodulation [sim]4残留边带（VSB）调制与解调5正交幅度调制（QAM）与解调Quadure amplitude modulation and demodulation IQ三、实验设施本实验系统是采用Analog Signal System应用最广泛的PC机和Windows操作系统作为软硬件平台，使用MATLAB软件的SIMULINK的集成开发工具实现对AM、DSB、SSB、VSB及QAM系统的调制与解调的仿真。
每个子系统都是由各个模块组成，实验时，可以在系统上进行参数的设置与更改。
可对上述调制与解调各种参数进行更为深入的研究。
四、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。
模拟调制信号调制解调与时频域分析
简明通信原理实验报告五实验5Matlab 实验二模拟调制信号调制解调与时频域分析一、实验内容：1、运行样例程序，观察 AM、FM 信号的时域波形、频谱和解调后的信号波形，对仿真结果进行分析说明。
从频谱图 FM 信号带宽，并与用卡森公式计算得到的带宽进行比较。
2、设基带信号为 m(t)=sin(2000πt)+2cos(1000πt)，载波频率为20KHz，修改样例程序，并仿照样例程序编写 DSB-SC、SSB 调制（上边带或下边带）与解调程序，绘制 AM、FM、DSB-SC 和 SSB（上边带或下边带）信号的时域波形、频谱以及解调后的信号波形，对仿真结果进行分析说明，要求指出 SSB 信号是上边带还是下边带。
二、实验结果：样例11．1：AM 调制与解调程序% 用Matlab产生一个频率为10Hz、功率为1的余弦信号m(t)，设载频为100Hz，载波分量幅度A=2。
close all; clear all;dt = 0.001; % 采样间隔fm = 10; % 信号最高频率fc = 100; % 载频T = 4; % 信号时长fs = 1/dt; % 采样频率t = 0:dt:T-dt; % 时域采样点mt = sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t); % 调制信号A = 2;s_am = (A+mt).*cos(2*pi*fc*t); % 普通调幅信号B = 2*fm; % 信号带宽figure(1)subplot(311)plot(t,s_am);hold onplot(t,A+mt,'r--');title('AM信号及调制信号波形');xlabel('t');subplot(312);[f,sf] = myt2f(s_am,fs);plot(f,abs(sf),'r-')axis([-2*fc 2*fc 0 max(abs(sf))]);title('AM信号幅度谱');xlabel('f');% AM 解调rt = s_am.*cos(2*pi*fc*t); % 相干解调rt = rt-mean(rt);[f1,sf1] = myt2f(rt,fs);[t0,rt0] = lpf(f1,sf1,B);subplot(313);plot(t0,rt0);hold onplot(t,mt/2,'r--');title('相干解调后的信号波形与输入信号的比较');xlabel('t');1．2：AM 调制与解调波形分析：AM 信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号（DSB-SC）的频谱加上离散的载波分量。
模拟调制与解调实验报告
模拟调制与解调实验报告
一、实验目的：理解调制原理；
掌握通信原理实验箱和示波器的使用方法；
二、实验器材：通信原理实验箱，示波器，连接线若干
三、实验原理：幅度调制是由调制信号去控制高频载波幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
正弦波为：c(t)=A )cos(ϕωτ+
调制信号为：s m ()t =A ()t t m c ωcos
则已调信号：
()()()[]
c c m M M A s ωωωωω-++=2 在波形上已调信号的幅度随基带信号的规律呈正比变化，在频率上，完全是基带频率的简单搬移。
因此，幅度调制又称线性调制。
相干解调也是同步检波，即把在载频位置的已调信号搬回原始基带位置，为了无失真的恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步的本地载波，与已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。
实验步骤：将实验箱对应的开关打开，将正弦信号借入示波器，调出对应波形，调节幅度，频率旋钮观察波形变化，将正弦信号改为方波信号重复上述步骤；将正弦波借入到实验箱模拟调制区的基带信号处，调制信号接入调制信号处，将输出接入示波器，调出图像，调节幅度频率旋钮观察波形变化。
将调制信号输入到解调端口，观察示波器的正弦波形，并与原始
信号波形相比较。
实验结果：
正弦载波：
调制载波：
调制后的波形:
解调后的波形：。
各种模拟调制系统的信号分析
各种模拟调制系统的信号分析实验⼀各种模拟调制系统的信号分析⼀、实验⽬的熟悉Systenview软件的使⽤，掌握各种模拟调制系统的基本原理，学会⽤Systenview软件对各种模拟调制系统进⾏建模并对信号进⾏分析。
⼆、实验原理1、AM调制任意的AM已调信号可以表⽰为Sam(t)=c(t)m(t)，当m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0)，且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ωct+θ0)常规的AM调制系统框图其中A0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号。
ωc=2πfc为载波信号的⾓频率，θ0为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为0。
2、双边带调幅（DSB）在标准调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低。
为了提⾼调制效率，在标准调幅的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中。
这种调制⽅式称为抑制载波双边带调制，简称双边带调制(DSB)。
双边带调制信号的时域表达式：SDSB(t)=f(t)cosωct双边带调制信号的频域表达式：SDSB(ω)=[F(ω+ωc)+F(ω－ωc)]/2实现双边带调制就是完成调制信号与载波信号的相乘运算。
原则上，可以选⽤很多种⾮线性器件或时变参量电路来实现乘法器的功能，如平衡调制器或环形调制器。
通常采⽤的平衡调制器的电路简单、平衡性好，并可将载波分量抑制到-30~-40dB。
双边带调制节省了载波功率，提⾼了调制效率，但已调信号的带宽仍与调幅信号⼀样，是基带信号带宽的两倍。
3、单边带信号调制（SSB）双边带信号虽然抑制了载波，提⾼了调制效率，但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍，⽽且上、下边带是完全对称的，它们所携带的信息完全相同。
因此，从信息传输的⾓度来看，只⽤⼀个边带传输就可以了。
我们把这种只传输⼀个边带的调制⽅式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。
模拟调制系统~幅度调制（一）
模拟调制系统~幅度调制（⼀）⼀、信号的调制在通信系统中，信源输出的是由原始信息变换成的电信号，这种信号通常具有较宽的频谱，并且在频谱的低端分布较⼤的能量，称为基带信号。
但是多数信道是低频端受限的，⽆法长距离传输低频信号。
因此在传输过程中需要将基带信号所蕴含的信息转载到⾼频载波上，这⼀过程叫做信号的调制。
⽽在接收端将接收到的信号进⾏解调，以获取传递的信息。
⼆、调制定理我们知道⼀个余弦函数的傅⾥叶变换为\cos(w_0t)<\frac{Fourier}{}>\pi [δ(w+w_0)+δ(w-w_0)]那么⼀个信号m(t)与之相乘，其结果的傅式变换为\pi [M(w+w_0)+M(w-w_0)]，它所表⽰的物理含义就是是信号m(t)的幅度谱M（\omega）分别向⾼频和低频搬移\omega_0。
我们将信号m(t)看作信源所产⽣的最⾼频率为\omega_m低频宽带信号，要使其能够在信道上传输，就可以乘以⼀个频率⾼到⾜以匹配信道的余弦信号（即⾼频载波），使其所包含的频谱信息都搬移⾄[\omega_0-\omega_m,\omega_0+\omega_m]的位置，这就是调制定理。
调制的过程实质是完成信息的转载。
三、希尔伯特变换在信号处理领域中，⼀个实信号的希尔伯特变换(Hilbert transform)是将其通过⼀个冲激响应为h(t)=\frac{1}{\pi t}的系统所得到的输出信号。
该系统的频率响应为H(j\omega)=-sgn(\omega)。
这种变换所表⽰的物理含义为信号正频域的部分相移-\frac{\pi}{2}，信号负频域的部分相移\frac{\pi}{2}。
欧拉公式e^{j\omega_0t}=cos(\omega_0t)+jsin(\omega_0t)中我们可以将cos(\omega_0t)与sin(\omega_0t)看作⼀对希尔伯特变换，⽽任⼀实信号x(t)均可表⽰为⼀系列e^{j\omega_0t}的线性组合，那么x(t)与其希尔伯特变换也可以通过这种⽅式扩展成⼀个复信号，⽅便信号的处理。
模拟调制系统 AM系统
西安邮电大学《通信原理》软件仿真实验报告实验名称：模拟调制系统——AM系统院系：通信与信息工程学院专业班级：XXXX学生姓名：XXX学号：XXXXXX（班内序号）指导教师：XXX报告日期：XXXX年XX月XX日实验目的：1、掌握AM信号的波形及产生方法；2、掌握AM信号的频谱特点；3、掌握AM信号的解调方法；4、掌握AM系统的抗噪声性能。
仿真设计电路及系统参数设置：时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz；仿真波形及实验分析：1、调制信号与AM信号的波形和频谱：调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz；直流信号Amp = 2V；余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz；无噪声；调制信号:AM信号:采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱：接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6；接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号:●采用包络检波全波整流器Zero Point = 0V；模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号：由信号功率谱可以看出，相干解调要比包络检波的恢复效果好。
●改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化：无高斯白噪声：加高斯白噪声（功率谱密度（density in 1 ohm=Hz））恢复信号:改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=Hz）恢复信号:改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=Hz）恢复信号:综上可得高斯白噪声越大，恢复信号失真越严重。
实验成绩评定一览表。
模拟线性调制系统实验报告
模拟线性调制系统实验报告实验项目名称：模拟线性调制系统实验一、实验目的1. 研究模拟连续信号在（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）几种线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。
2. 加深对模拟线性调制（AM、DSB、SSB、VSB、QAM）的工作原理的理解。
3. 了解产生调幅波（AM）和抑制载波双边带波（DSB—SC）的调制方式，以及两种波之间的关系。
4. 了解用滤波法产生单边带SSB—SC的信号的方式和上下边带信号的不同。
5. 研究在相干解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从而了解使用同频同相的相干载波在相干解调中的重要性。
6. 熟悉正交调幅QAM传输系统的原理及作用。
二、实验内容1常规调幅（AM）Amplitude modulation and demodulation（AM）[sim]2抑制载波双边带（DSB—SC）调制与解调DSB—SC modulation and demodulation [sim]3抑制载波单边带（SSB—SC）调制与解调SSB modulation and demodulation [sim]4残留边带（VSB）调制与解调5正交幅度调制（QAM）与解调Quadure amplitude modulation and demodulation IQ三、实验设施本实验系统是采用Analog Signal System应用最广泛的PC机和Windows操作系统作为软硬件平台，使用MATLAB软件的SIMULINK的集成开发工具实现对AM、DSB、SSB、VSB及QAM系统的调制与解调的仿真。
每个子系统都是由各个模块组成，实验时，可以在系统上进行参数的设置与更改。
可对上述调制与解调各种参数进行更为深入的研究。
四、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送入信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。
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实验一各种模拟调制系统的信号分析
一、实验目的
熟悉Systenview软件的使用，掌握各种模拟调制系统的基本原理，学会用Systenview软件对各种模拟调制系统进行建模并对信号进行分析。
二、实验原理
1、AM调制
任意的AM已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)，当m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0)，且A0不等于0时，称为
常规调幅，其时域表达式为：
Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ωct+θ0)
常规的AM调制系统框图
其中A0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号。
ωc=2πfc为载波信号的角频
率，θ0为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为0。
2、双边带调幅（DSB）
在标准调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低。
为了提高调制效率，在标准调幅的基础
上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中。
这种调制方式称为抑制载波双边带调制，简称双边带调制(DSB)。
双边带调制信号的时域表达式：
SDSB(t)=f(t)cosωct
双边带调制信号的频域表达式：
SDSB(ω)=[F(ω+ωc)+F(ω－ωc)]/2
实现双边带调制就是完成调制信号与载波信号的相乘运算。
原则上，可以选用很多种非线性器件或时变参量电路来实现乘法器的功能，如平衡调制器或环形调制器。
通常采用的平衡调制器的电路简单、平衡性好，并可将载波分量抑制到-30~-40dB。
双边带调制节省了载波功率，提高了调制效率，但已调信号的带宽仍与调幅信号一样，是基带信号带宽的两倍。
3、单边带信号调制（SSB）
双边带信号虽然抑制了载波，提高了调制效率，但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍，而且上、下边带是完全对称的，它们所携带的信息完全相同。
因此，从信息传输的角度来看，只用一个边带传输就可以了。
我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。
采用单边带调制，除了节省载波功率，还可以节省一半传输频带，仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带)。
因此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。
由于理想的滤波器特性是不可能作到的，实际的边带滤波器从带通到带阻总是有一个过渡带，随着载波频率的增加，采用一级载波调制的滤波法将无法实现。
这时可采用多级调制滤波的办法产生单边带信号。
即采用多级频率搬移的方法实现：先在低频处产生单边
带信号，然后通过变频将频谱搬移到更高的载频处。
产生SSB 信号的方法还有：相移形成法，混合形成法。
下面主要介绍单边带的移相法形成原理及仿真。
为简便起见，设调制信号为单频信号
f(t)=Amcosωmt，
载波为c(t)=cosωct，则调制后的双边带时域波形为：
SDSB(t)＝ Amcosωmt cos t
＝ [Amcos(ωc+ωm)t+ Amcos(ωc-ωm)t] /2 保留上边带，波形为：
SUSB(t)＝[Amcos(ωc+ωm)t]/2
＝Am (cosωctcosωmt-sinωctsinωmt) /2 保留下边带，波形为：
SLSB(t)＝[Amcos(ωc-ωm)t]/2
＝Am (cosωctcosωmt+sinωctsinωmt) /2 上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，称为同相分量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果，称为正交分量。
由此可以引出另一种形成单边带信号的方法——移相法。
需要说明的是，如果调制信号是任意的周期信号，则可将其分解出多个频率分量之和，只要其中的移相电路为一定带宽的移相电路，对这些频率分量都能移相90°，那么形成任意调制信号的单边带信号是可能的。
只不过将f(t)的输入变为f(t)/2即可。
4、频率调制（FM）
角度调制可分为频率调制和相位调制，由于频率调制和相位调制存在内在联系，且实际应用中频率调制得到广泛采用，因此本实验以调频为主来进行分析和仿真。
在连续波调制中，载波可表示为：
其中幅度A、角频率ωc和相位φ这三个参数都可以用来携带信息而构成调制信号。
如果幅度A和角频率ωc保持不变，而瞬时角频率是调制信号f(t)的线性函数时，这种调制方式称为频率调制。
此时瞬时角频率偏移为：
瞬时角频率为：
式中KFM称为频偏常数，有时也称为调频器的灵敏度，单位为弧度/秒/伏。
调频波的瞬时相位为：
调频波的时间表示式为：
如果调制信号为单余弦时：
则调频波的时间表示式为：
上式中βFM=KFMAm/ωm称为调频指数，KFMAm为最大角频率偏移。
调频波的瞬时频率偏移与调制信号f(t)成线性关系，而它的瞬时相位偏移与调制信号f(t)的积分成线性关系。
对于采用单音调制时的调相和调频信号，如果都用瞬时角频率表示，则分别为
从频率调制的相位与频率关系可以看出，调频信号可通过直接调频和间接调频两种方法得到，所谓间接调频就是先对调制信号积分再调相而得到。
同样，调相信号也可以通过直接调相和间接调相两种方法得到，间接调相就是先对调制信号进行微分再进行频率调制。
根据调制后已调信号的瞬时相位偏移的大小，可将角度调制分为宽带调制(宽带调频和宽带调相)和窄带调制(窄带调频和窄带调相)。
如果调频信号或调相信号的最大瞬时相位偏移保持在很小的范围内，一般小于30°，即满足条件
时，则称为窄带调频或窄带调相。
当上述条件不满足时，就称为宽带调频或宽带调相。
当β<<1时，存在sinβ≈β，cosβ≈1。
可将窄带调频表示式简化为
三、 实验要求 1、 熟悉
Systemview 的
系统图符库。
掌握Systemview 系统仿真的基本方法。
2、 根据各自的调制原理，在Systemview 中搭建好AM 、DSB 、
SSB 、FM 调制系统的电路图。
3、 设置好系统环境，对各个调制方式进行仿真计算。
4、 观察各种调制方式下源信号、载波信号、已调信号的波形，
并观察已调信号的频谱。
通过对各个信号的观察，对比感受各种调制方式的特征。
四、 参考电路图
1、AM
2、SSB
3、FM。