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实验一：AM 信号的调制与解调

实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。 2.AM 信号是如何进行调制与解调的。 实验原理：

1.调制原理：AM 调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。

+

m(t)

S AM (t)A 0

cos ωc t

AM 信号的时域和频域的表达式分别为:

()()[]()()()()t t m t A t t m A t S C C C AM ωωωcos cos cos 00+=+=

式（4-1） ()()()[]()()[]C C C C AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++

-++=2

1

0 式（4-2）

在式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是

随机信号，但通常认为其平均值为0，即。其频谱是DSB

SC-AM 信号的频谱加上离散大载波的频谱。

2.解调原理：AM 信号的解调是把接收到的已调信号还

原为调制信号。 AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包

络检波解调。

AM 相干解调原理框图如图。相干解调（同步解调）：利用

相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。相干载波的提取：（1）导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；（2）不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法。

LPF m0(t)

S AM(t)

cosωc t

AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成：

（1）整流：只保留信号中幅度大于0的部分。（2）低通滤波器：过滤出基带信号；（3）隔直流电容：过滤掉直流分量。实验内容：

1.AM相干解调框图。

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s LPF参数：截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

2.AM包络检波解调框图。

信源参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s LPF参数：截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

全波整流器参数参数：下限0 上限inf 实验现象及结果：

1.1 AM相干解调波形

上：解调波形下：信源波形

1.2.AM在调制过程中的调制波形

上：调制波形下：信源波形

1.3AM包络检波解调波形

上：解调波形下：信源波形

实验二：DSB信号的调制解调

实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。

2.DSB信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

1.调制原理：在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，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。

()()t t m t S C DSB ωcos =

式（4-3）

调制的目的就是进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而提高系统信息传输的有效性和可靠性。

m(t)

S DSB (t)cos ωc t

DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，频域上就是卷积，表示式为：()()()[]C C DSB M M S ωωωωω-++=2

1

2.解调原理：DSB 只能进行相干解调，其原理框图与AM 信号相干解调时完全相同，利用恢复的载波与信号相乘，将频谱搬移到基带，还原出原基带信号

LPF

m 0(t)

cos ωc t

S DSB (t)

（1) 当恢复载波与原载波频率不完全一样时，解调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积；

(2) 若恢复载波与原载波频率相同，而相位不同时，输出信号达不到最大值。

实验内容：

1.DSB相干解调框图。

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数：截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

实验现象及结果:

1.1DSB相干解调波形

上：解调波形下：信源波形

1.2

DSB在调制过程中的调制波形

上：调制波形下：信源波形

实验三：SSB信号的调制与解调

实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。

2.SSB信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

1.调制原理：

对于DSB信号上下两个边带携带着相同的信息，造成频率资源的浪费，解决方法：只要一个边带即可，出现了SSB信号。

1.1产生SSB 信号最直观方法的是，将设计成具有理

想高通特性

或理想低通特性

的单边带滤波器，从而只让

所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时

即为

，产生下边带信号时

即为

cos ωc t

m(t)

H SSB (ω)

S DSB (t)

S SSB (t)

频域表达式为： ()()()()()[]()ωωωωωωωωSSB C C SSB DSB SSB H M M H S S -++==2

1 1.2相移法SSB 调制的原理框图

H h (ω)cos ωc t

S SSB (t)

-π/2

m(t)／2

m(t)cos ωc t/2sin ωc t

m(t)／2

m(t)cos ωc t /2

解调原理：SSB 只能进行相干解调。具有离散大载波的SSB AM 信号的非相干解调：当离散大载波的幅度远大于信号幅度时，可以使用包络检波进行解调

实验内容： 1.1滤波法USB 框图

1.2滤波法LSB框图

信源参数参数：幅度1 频率10rad/s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

USB的BPF参数：下限频率100rad/s 上限频率110rad/s LSB的BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率100rad/s LPF参数：截止频率10rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.01

实验现象及结果：

1.1 SSB滤波法上边带解调波形

上：解调波形下：信源波形

1.2 SSB滤波法下边带解调波形

上：解调波形下：信源波形

1.3 SSB在调制过程中的调制波形

上：调制波形下：信源波形

从波形图可以看出，不论是AM、SSB、DSB，由于系统模型经历多个模块，会造成一定的时延。解调过后的信号波形不仅有相位的延迟，而且在幅度上也低于信源波形。AM解调时，应注意滤除直流分量，AM相干解调减去的直流分量与计算结果相符，然而AM包络检波需要减去一个工程值，这个数值并非计算所能得出，需要进行仿真尝试得出。

实验四：ASK信号的调制与解调

实验目的：1.了解数字通信系统的仿真原理。

2.ASK 信号是如何进行调制与解调的。 实验原理：

调制原理：数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即 ASK 。OOK 就是用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭，实现非常简单，抗噪声性能不好。ASK 有两种实现方法：1.乘法器实现法2.键控法。乘法器实现法的输入是随机信息序列，经过基带信号形成器，产生波形序列，乘法器用来进行频谱搬移，相乘后的信号通过带通滤波器滤除高频谐波和低频干扰。键控法是产生ASK 信号的另一种方法。二元制ASK 又称为通断控制（OOK ）。最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。

脉冲成型低

通滤波器

∑∞

-∞

=-n b

n

nT t a )

(δa n 取值为1或0

t

A c ωcos )

(t g T )

(t S ook ∑∞

-∞

=-=

n b T

n

nT t g

a t

b )

()( 解调原理：ASK

的解调有两种方法：1.包络检波法2.相干解

调。同步解调也称相干解调,信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰，乘法器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。由于AM 信号波形的包络与输入基带信号

成正比，故也可以用包络检波的方法恢

复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤

波器组成。

相干解调框图和包络检波框图分别如图：

带通滤波全波整流低通滤波抽样判决

S(t)

A(t)

带通滤波相乘电路低通

滤波抽样判决

S(t)

A(t)

cos (ω0t)

实验内容：

1.1 ASK 模拟相乘法、相干解调框图

信源参数：0码概率 0.5 采样时间1s 载波参数：幅度1 频率100rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001

BPF 参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s

LPF参数：截止频率10rad/s

判决器参数：门限0.25

1.2 ASK模拟相乘法、包络检波解调框图

信源参数：0码概率0.5 采样时间1s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s LPF参数：截止频率10rad/s

判决器参数：门限0.25

全波整流器参数：下限0 上限inf

1.3 ASK键控法、包络检波解调框图

信源参数：0码概率0.5 采样时间1s

载波参数：幅度1 频率100rad/s

高斯白噪声参数：均值0 标准差0.001

BPF参数：下限频率90rad/s 上限频率110rad/s LPF参数：截止频率10rad/s

判决器参数：门限0.25

键控器参数：门限1 U2≥门限

全波整流器参数：下限0 上限inf

实验现象及结果：

1.1 ASK模拟相乘法调制相干解调波形

上：信源波形下：解调信号波形

2.1 ASK模拟相乘法调制包络检波法解调波形

上：信源波形下：解调信号波形

2.2 ASK键控法调制相干解调波形

上：信源波形下：解调信号波形

2.3 ASK键控法调制包络检波法解调波形

上：信源波形下：解调信号波形

2.4 ASK在调制过程中调制信号波形与信源波形

上：信源波形下：调制信号波形

实验五：FSK信号的调制与解调

实验目的：1.了解数字通信系统的仿真原理。

2.F SK 信号是如何进行调制与解调的。

实验原理：

调制原理：2FSK 信号的产生通常有两种方式：(1)频率选择法；(2)载波调频法。由于频率选择法产生的2FSK 信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（0 →1或1 →0 ）时刻，2FSK 信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK 信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终时连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽

内。在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如图