基于MATLAB的线性调频信号的仿真..
基于Matlab的线性模拟调制技术研究
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期移动通信课程设计题目：基于Matlab 的线性模拟调制技术研究专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：在本课程设计AM、DSB、SSB、VSB线性调制将基带信号调制在不通的载波频率进行电磁波的辐射发射。
我将通过多方搜集资料与分析，来理解线性调制的具体过程和它在MATLAB中的实现方法。
更清晰地认识线性的调制原理，同时加深对MATLAB这款通信仿真软件操作的熟练度，并在使用中去感受计算机仿真的应用与特色在线性调制方式通过时域与频域进行分析。
利用自主的设计过程来锻炼自己独立思考，分析和解决问题的能力，为我今后的自主学习研究提供具有实用性的经验关键词：AM信号，调制，解调，信噪比，MATLA B调制在通信系统中的作用至关重要。
调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
广义的调制分为基带调制和带通调制（也称为载波调制）。
在无线通信中和其他的大多数场合，调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。
未受调制的周期信号振荡信号称为载波，他可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列）。
载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。
解调（也称检波）则是调制的逆过程。
起作用是将已调制信号中的调制信号恢复出来。
载波调制是基带信号对载波信号的调制是为了实现下列一个或多个目标：第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间中的。
为了获得较高的辐射功率，天线的尺寸必须与发射信号的波长相比拟。
而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，致使天线长度过长而难以实现。
但通过调制，吧基带信号的频率搬至较高的载波频率上，使已调信号的频率与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输新能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。
如在GSM体制移动通信使用的是900MHz频段，所需天线尺寸为8cm。
基于Matlab_simulink的信号调制仿真
基于Matlab/simulink的信号调制仿真1.非归零码1）打开Simulink工具箱方式一：在命令行中输入Simulink回车即可。
方式二：点击工具栏中的Simulink图标也可以。
2）在弹出的“Simulink Start Page”窗口中，选“Blank Model”3）点击“Library Brower”，选Communications Toolbox ----> Comm Sources ----> Random Data Sources，将Random Integer Generator（随机整数发生器）模块拖入工作区。
双击Random Integer Generator，设置参数。
Set size 设为2，输出为0, 1两个值。
4）在“Library Brower”中，选Simulink ----> Signal Attributes，将Rate Transition（随机整数发生器）模块拖入工作区。
Rate Transition模块用于在不同采样率之间的转换。
双击Rate Transition模块进行参数设置。
提高输出采样率便于之后的频谱分析。
5）在“Library Brower”中，选Simulink ----> Sinks，将Scope（示波器）模块拖入工作区。
6）在“Library Brower”中，选DSP System Toolbox ----> Sinks，将Spectrum Analyzer（频谱分析仪）模块拖入工作区。
7）将各模板连接。
注意Stop Time的设置，必须满足有多于1024个采样点，否则无法进行傅里叶分析。
点击“Run”开始仿真。
8）双击Scope，观察时域波形。
9）双击Spectrum Analyzer，观察频谱。
点击左上角按纽，可进行设置。
点击工具，可放大/缩小、或平移图形。
2.数字调制1）ASK如下图。
各模块可在Simulink Library Browser中搜索得到。
基于MATLAB的模拟线性调制
基于MATLAB 的模拟调制实验报告一、实验目的1.进一步学习调制的知识，掌握调频与调角两种模拟调制技术。
2.进一步学习MATLAB 的编程，熟练使用MATLAB 进行作图。
二、实验原理1.调制的概念调制（modulation ）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适 合 于信道传输的形式的过程，是使载波随信号而改变的技术。
一般，用来传送消息的信号()t u c 叫作载波或受调信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号()t u 叫作已调信号。
用调制信号()t u Ω控制载波的某些参数，使之随()t u Ω而变化，就可实现调制。
2.调制的目的 频谱变换当所要传送的信号的频率或者太低，或者频带很宽，对直接采用电磁波的形 式进行发送很不利，需要的天线尺寸很大，而且发射和接受短的天线与谐振回路的参数变化范围很大。
为了信息有效与可靠传输，往往需要将低频信号的基带频谱搬移到适当的或指定的频段。
这样可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。
实现信道复用为了使多个用户的信号共同利用同一个有较大带宽的信道，可以采用各种复用技术。
如模拟电话长途传输是通过利用不同频率的载波进行调制。
将各用户话音每隔4 kHz 搬移到高频段进行传输。
提高抗干扰能力不同的调制方式，在提高传输的有效性和可靠性方面各有优势。
如调频广播系统，它采用的频率调制技术，付出多倍带宽的代价，由于抗干扰性能强，其音质比只占10 kHz 带宽的调幅广播要好得多。
扩频通信就是以大大扩展信号传输带宽，以达到有效抗拒外部干扰和短波信道多径衰落的特殊调制方式。
3.调制的种类根据()t u Ω和()t u c 的不同类型和完成调制功能的调制器传递函数不同，调制分为以下多种方式： （1）．按调制信号()t u Ω的类型分为：● 模拟调制：调制信号()t u Ω是连续变化的模拟量，如话音与图像信号。
● 数字调制：调制信号是数字化编码符号或脉冲编码波形。
基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计
基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计调制是无线通信系统中的重要环节，主要用于在传输信号过程中对信号进行编码和解码，以实现信号的传输和接收。
MATLAB作为一种强大的数学仿真工具，可以方便地进行调制系统的仿真设计。
调制系统一般包括三个主要部分：调制器、信道和解调器。
调制器负责将发送信号进行编码，以适应信道传输的需求；信道主要是指无线信号在传输过程中的传播环境，会受到各种影响，如多径效应、噪声等；解调器对接收到的信号进行解码，恢复出原始信号。
在MATLAB中，可以利用其信号处理、通信和仿真工具箱来进行调制系统的仿真设计。
以下是一个基于MATLAB的调制系统的仿真设计流程：1.确定调制方式：首先确定要使用的调制方式，比如常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）、相位调制（PM）等。
根据需求选择合适的调制方式。
2.信号生成：使用MATLAB的信号处理工具箱生成原始信号。
可以选择不同的函数生成不同的信号，如正弦信号、方波信号、高斯脉冲等。
3.调制器设计：根据选择的调制方式，设计相应的调制器。
比如对于AM调制，可以通过将原始信号与载波进行乘法运算来实现；对于FM调制，可以通过改变载波频率的方式来实现。
在MATLAB中，可以使用相关函数来实现这些调制方式。
4.信号传输：将调制后的信号传输到信道中。
可以在仿真中模拟不同的信道情况，如加入噪声、多径效应等。
MATLAB提供了相关函数来模拟这些信道效应。
5.解调器设计：设计相应的解调器以恢复原始信号。
解调器的设计与调制器的设计相对应。
在MATLAB中，可以使用相关函数来实现解调器。
6.信号分析：对仿真结果进行分析。
可以通过绘制波形图、功率谱密度图等来观察信号在传输过程中的变化。
除了上述基本的仿真设计流程外，还可以在仿真过程中加入其他功能，如信号压缩、信号变换等。
MATLAB提供了大量的工具箱，可以方便地实现这些功能。
总之，基于MATLAB的调制系统仿真设计可以方便地模拟调制系统的工作过程，以及对不同信道效应的影响。
基于MATLAB的模拟信号频率调制与解调分析
基于MATLAB的模拟信号频率调制与解调分析信号频率调制（FM）是一种将信息信号调制到载频波形上以便在传输过程中保持信号质量的技术。
本文将基于MATLAB对信号频率调制与解调进行分析与模拟。
首先，我们需要生成一个调制信号。
以正弦信号为例，通过改变该信号的频率来模拟调制信号。
我们可以使用MATLAB的信号处理工具箱中的`fmmod(`函数来实现这一点。
以下是一个示例代码：```matlabt = 0:1/fs:1; % 时间向量fc = 2000; % 载频频率fm = 100; % 调制信号频率m = sin(2*pi*fm*t); % 调制信号modulatedSignal = fmmod(m, fc, fs); % 使用fmmod进行调频调制subplot(2,1,1);plot(t, m);title('调制信号');xlabel('时间');ylabel('振幅');subplot(2,1,2);title('调制后信号');xlabel('时间');ylabel('振幅');```上述代码中，我们定义了采样频率、时间向量、载频频率和调制信号频率，并生成了调制信号。
然后，我们使用`fmmod(`函数将调制信号调制到载频波形上。
最后，我们用两个子图分别显示调制信号和调制后信号。
接下来，我们将对调制后的信号进行解调以还原原始信号。
我们可以使用MATLAB的信号处理工具箱中的`fmdemod(`函数。
以下是一个示例代码：```matlabdemodulatedSignal = fmdemod(modulatedSignal, fc, fs); % 使用fmdemod进行解调subplot(2,1,1);plot(t, modulatedSignal);title('调制后信号');xlabel('时间');ylabel('振幅');subplot(2,1,2);title('解调后信号');xlabel('时间');ylabel('振幅');```上述代码中，我们使用`fmdemod(`函数对调制后的信号进行解调。
基于MATLAB的simulink对信号调制与解调的仿真
基于MATLAB的对信号调制与解调的仿真摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK、2FSK、2PSK信号的仿真。
文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对2ASK、2FSK和2PSK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。
关键词：2ASK、2FSK、2PSK，simulink,调制，相干解调目录摘要 (32)第一章绪论 (34)1.1 MATLAB/Smulink的简介 (34)1.2 通信发展简史....................................... 错误！未定义书签。
4 1.3 通信技术的现状和发展趋势........................... 错误！未定义书签。
7 第二章 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的基本原理和实现...... 错误！未定义书签。
7 2.1 2ASK的基本原理和调制解调实现..................... 错误！未定义书签。
8 2.2 2FSK的基本原理和调制解调实现.................... 错误！未定义书签。
11 2.3 2PSK的基本原理和调制解调实现................... 错误！未定义书签。
基于MATLAB的常用信号调制仿真
1 前言1.1 信号调制仿真的概念仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。
通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法[1-2]。
实际的信号调制是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。
因此，在对原有的系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真。
通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是信号调制仿真[3]。
与一般的仿真过程类似，在对信号调制实施仿真之前，首先需要研究信号调制的特性，通过归纳和抽象建立信号调制的仿真模型。
图1-1是关于信号调制仿图1-1 仿真流程示意图从图中可以看到，信号调制仿真是一个循环往复的过程，它从当前系统出发，通过分析建立起一个能够在一定程度上描述原信号调制的仿真模型，然后通过仿真实验得到相关的数据。
通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到对当前信号调制系统的改造中。
值得注意的是，信号调制仿真并不是一个机械的过程，它实际上是人的思维活动在计算机协助下的一种延伸。
1.2 信号调制仿真问题的提出、研究价值及研究现状1.2.1 信号调制仿真问题的提出信号调制的性能可以用基于公式的计算方法、波形级仿真或通过硬件样机研究和测量来估计得到。
以简化模型为基础的公式法只能应用于一些理想化和过于简单的例子，要想估计出复杂信号调制的性能是非常困难的。
基于测量的性能估计方法通常代价很高，并且很不灵活。
用基于仿真的方法来估计性能时，系统可以用任何所期待的细节(主观的，当然有一定局限)来模拟。
与公式法或测量法相比较。
基于matlab的调制解调与信道编译码仿真
基于MATLAB 的调制解调与信道编译码仿真摘要:随着信息时代的步伐，通信技术得到了全面的发展，信息技术已成为了21世纪最强大的国际化动力。
在通信技术中，信息的调制、解调和误码纠错都占有重要的地位。
MATLAB 作为一款功能强大的数学工具软件，在通信领域中得到了很广泛的应用。
本文基于MATLAB 对信号进行模拟仿真设计，实现对二进制相移键控、循环码的纠错仿真、BPSK 的调制解调等进行仿真设计。
关键字：MATLAB 、调制解调、2PSK 、BPSK 、重复码。
一 、二进制和四进制相移键控调制仿真设计1.1 二进制相移键控（2PSK ）原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息的，而振幅和频率保持不变。
在2PSK 中常用0和π分别表示二进制“0”和“1”，2PSK 的信号时域表达式为:2t )e c pskn w t ϕ+（）=Acos( n ϕ表示为第n 个符号的绝对相位，因此上式可改写为:2Acosw t -Acosw t 1-P Pe {psk c c t （）=概为概率为率 由于表示信号的两种码形完全相同，极性相反，故2PSK 信号一般表示一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘。
2p ()sk e t =s(t)cosw c t其中：s(t)=∑n a g(t-nTs);这里，g(t)为脉宽Ts 的单个矩形脉冲；n a 的统计特征为 n a =概率为 概率为即发送二进制“0”时（a 1n =+），2p ()sk t e 取0相位；发送二进制符号“1”时（a 1n =+），2p()sk t e 取π相位。
这种以载波的不同相位直接法去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。
2PSK信号时间波形2PSK信号的调制原理如下图所示，与2ASK的产生方法相比，只是对s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是单极性的，而在2PSK中s(t)是双极性的基带信号。
（a）模拟调制方法（b）键控法2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调原理如下原理框图所示，在相干解调中，如何得到与接受的2PSK信号同频同相的相干载是关键问题，后续进一步介绍。
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存档编号________基于MATLAB的线性调频信号的仿真教学学院届别专业学号指导教师完成日期内容摘要：线性调频信号是一种大时宽带宽积信号。
线性调频信号的相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比，其最大优点是所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，即可以用一个匹配滤波器处理具有不同多普勒频移的回波信号，这些都将大大简化雷达信号处理系统，而且线性调频信号有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率。
因此线性调频信号是现代高性能雷达体制中经常采用的信号波形之一，并且与其它脉压信号相比，很容易用数字技术产生，且技术上比较成熟，因而可在工程中得到广泛的应用。
关键词：MATLAB；线性调频；脉冲压缩；系统仿真Abstract：Linear frequency modulation signal is a big wide bandwidth signal which is studied and widely used. The phase of the linear frequency modulation signal spectra with square law characteristics, in pulse compression process can acquire larger compression, its biggest advantage is the use of the matched filter of the echo signal doppler frequency is not sensitive, namely can use a matched filter processing with different doppler frequency shift of the echo signal, these will greatly simplified radar signal processing system, and linear frequency modulation signal has a good range resolution and radial velocity resolution. So linear frequency modulation signal is the modern high performance radar system often used in one of the signal waveform, and compared with other pulse pressure signal, it is easy to use digital technologies to produce, and the technology of the more mature, so in engineering can be widely applied.Keywords：MATLAB, LFM, Pulse compression, System simulation目录内容摘要 (I)关键词 (I)Abstract ................................................................................................. I I Keywords .............................................................................................. I I 1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景及意义 (1)1.3本文主要工作 (2)2 线性调频基本理论 (3)2.1线性调频原理简介 (3)2.2线性调频信号特点 (3)3 MATLAB简介 (5)3.1 MATLAB的起源 (5)3.2 MATLAB的应用领域 (5)3.3 MATLAB的仿真方法 (6)4 线性调频脉冲压缩原理及实现 (10)4.1线性调频信号的数字脉冲压缩原理 (10)4.1.1匹配滤波器原理 (10)4.1.2 LFM信号的脉冲压缩 (11)4.1.3线性调频信号和噪声的生成 (12)4.2线性调频信号的脉冲压缩过程 (13)5 仿真结果分析 (14)6 小结 (18)参考文献 (20)致谢 (21)附录MATLAB程序代码 (22)1 绪论1.1 引言在非平稳信号的研究过程中，有一种特殊的非平稳信号：chirp 信号，又称线性调频（Liner Frequency Modulation，LFM）信号，研究价值较高。
这是因为：（1）chirp 信号在时频平面中呈现直线型，因而常常作为衡量一种时频分析方法是否有效的手段；（2）作为大的时间——频带积的扩频信号，它广泛地出现在通信、雷达、声呐和地震勘探等系统；在扩频通信中，线性调频信号提供了一种具有高度抗干扰能力的调频方案；（3）在生物医学信号分析方面，chirp 信号用于CT 信号的时频分析；（4）用于故障诊断的振动信号中也存在着大量的chirp 信号成分[1]。
LFM信号具有抛物线式的非线性相位谱，能够获得较大的时宽带宽积，与其它脉压信号相比，很容易用数字技术产生，且技术上比较成熟，所用的匹配滤波器对回波信号的多卜勒频移不敏感，因而可以用一个匹配滤波器处理具有不同多卜勒频移的回波信号。
这将大大简化信号处理系统，因此它在工程中得到了广泛的应用。
采用这种信号的雷达可以同时获得远的作用距离和高的距离分辨率。
数字化的脉冲压缩系统具有性能稳定、受干扰小、工作方式灵活多样等优点，是现代脉压系统的发展趋势。
1.2课题研究背景及意义宽带线性调频信号源广泛应用于电子测量、交通导航、移动通信、汽车防撞、线性调频雷达、合成孔径雷达、压缩接收机、雷达模拟器、电子战等领域。
随着现代军事、国防及无线通信事业的发展、上述电子系统对高频宽带线性调频信号源的调频线性度、频率转换速度、功耗和体积等方面提出了更高的要求。
信号源已经成为现代电子系统中的“心脏”部件，一个电子系统的质量高低与这个系统中采用的信号源有很大的关系，在电子对抗系统中快速的频率捷变使敌方无法侦察和实施跟踪和瞄准；在移动通信系统中，确切要求信号源必须迅速更换频率，快速的频率转换可以保证语音通信质量，充分利用频率资源和提高系统的带宽；在导航系统中，高质量的信号源会给系统带来良好的性价比。
1.3本文主要工作本文首先介绍线性调频原理，接下来通过理论推导出线性调频信号的信号形式，从线性调频信号的时域和频域两方面初步了解其特点，然后对匹配滤波器的基本原理作了详细介绍，在此基础上介绍了线性调频信号的脉冲压缩过程及实现，最后在假设参数条件下，利用MATIAB进行脉压结果的仿真，从仿真结果中验证结果是否与理论分析相一致，从而验证仿真的可行性，为下一步更好地利用和改进线性调频信号提供理论基础。
2 线性调频基本理论2.1线性调频原理简介线性调频(Chirp)是指频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号。
由于这种信号听起来类似鸟鸣的啾声，也可称为啾声信号、啁啾信号。
其表达式为：()f t f kt 0+= (2.1)其中 f 0 表示时间等于零时的频率，k 表示频率改变的速率，当 0k > 时，频率递增， 0k < 则递减。
而该信号的时域表达式为：0''201()sin(2())sin(2()2t x t f t dt f t kt ππ==+⎰ (2.2) 其瞬时频率波形如图1所示：图1 k>0时瞬时频率2.2线性调频信号特点LFM 信号是大时宽频宽积信号。
其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。
LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为：22()2()()k j f c t t t s t r e c t e Tπ+= （2.3） 式中c f 为载波频率，()t rect T为矩形信号， 1,0,()t T elsewise t rect T∣∣={ （2.4） B K T =，是调频斜率。
于是，信号的瞬时频率为()22c T T f Kt t +-≤≤，如图2所示，图2典型的LFM 信号（a ）up-chirp(K>0) （b ）down-chirp(K<0) 将（2.5）式中的up-chirp 信号重写为：2()()c j f t s t S t e π= （2.5）则当TB>1时，LFM 信号特征表达式如下：()2()c LFM f f f S rect k B-∣∣= (2.6) ()()4c LFM f f f ππ-Φ=+μ （2.7) 2()()j Kt t S t r e c t e T π= (2.8)式（2.9）中μ为脉冲信号瞬时频率Kt f c +的变换斜率，它与脉冲宽度τ与τ内的频率变换范围B 的关系如下：B μ=τ （2.9）对于一个理想的脉冲压缩系统，要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形。
由式（2.3）、式（2.5）式（2.8）可知)S就(t是信号s(t)的复包络，由傅立叶变换的性质，S(t)与s(t)具有相同的幅频特性，只是中心频率不同而已。
因此，在用MATLAB仿真时，只需考虑S(t)。
3 MATLAB简介3.1 MATLAB的起源MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler 为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。
1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。
到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
3.2 MATLAB的应用领域MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，它主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。