课程设计(信号的调制与解调)

物理与电子工程学院

《信号与线性系统分析》课程设计报告书

设计题目：信号的调制与解调

专业：电子信息科学与技术

班级： 2011级

学生姓名:李超

学号: 2011171125

指导教师：刘鹏

2013年11 月25 日

物理与电子工程学院课程设计任务书

专业：电子信息科学与技术班级： 2011级学生姓名李超学号 2011171125

课程名称信号与线性系统分析设计题目信号的调制与解调

设计目的、主要内容（参数、方法）及要求实验目的：

1．了解用MATLAB实现信号调制与解调的方法。

2．了解几种基本的调制方法。

主要内容（参数、方法）：

1．有一正弦信号

)

256

/

2

sin(

)

(n

n

xπ

=, n=[0:256]，分别以100000Hz的载波和1000000Hz的抽样频率进行调幅、调频、调相，观察图形。

2．对题1中各调制信号进行解调（采用demod函数），观察与原图形的区别

要求：

1. 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验结果。

2. 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结果和分析，学习demod函数对调制信号进行解调的分析。

工作量

2周时间，每天3学时，共计42学时

进度安排第1-2天：任务书编写。

第3-5天：摘要的撰写与数学公式编辑器的编写工作。第6-10天：课程设计的定义，目的和准备工作。

第11-13天：课程设计的撰写与作图。

第14天：心得体会。

主要参考资

料信号与线性系统分析/吴大正主编.-4版. -北京：高等教育出版社，2005.8

高频电子线路/张肃文主编.-5版.-北京：高等教育出版社，2009.5

信号与线性系统分析——基于MATLAB的方法与实现/梁虹主编.-北京：高等教育出版社

指导教师签

字刘鹏

教研室主任签字

通过课程设计可以提高我们对课题的熟练度和掌握程度。让我们了解到课题的设计的本质和对以后毕业论文的撰写有着积极作用。

本次的课程设计让我们清楚的认识到信号的调制与解调过程的实质。由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有解调过程。

所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变某些参数的过程。调制的载波可以分为两类：用正弦信号作载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。本实验中重点讨论幅度调制。

通过这次的课程设计要求：1.自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验结果。2.在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结果和分析，学会demod 函数对调制信号进行解调的分析。

设正弦载波为 ()S(t)sin A t ??=+

式中: ?——载波角频率

?——载波的初相位

A ——载波的幅度

那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为

(t)(t)sin(t )m S Am ??=+

式中，m(t)为基带调制信号。

在MATLAB 中，用函数y=modulate(x,fc,fs,’s ’)来实现信号调制。其中fc 为载波频率，fs 为抽样频率，’s ’省略或为’am-dsb-sc ’时为抑制载波的双边带调幅，’am-dsb-tc ’为不抑制载波的双边带调幅，’am-ssb ’为单边带调幅，’pm ’为调相，’fm ’为调频。

关键词：课程设计；信号的调制与解调；幅度调制

1.信号的调制 (5)

2.信号的解调 (6)

3.信号解调前后的比较 (7)

4.心得体会 (8)

参考文献 (9)

附录 (10)

1.信号的调制

调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图1-1所示，其中载波信号为

()

S(t)sin A t ??=+, A0为外加信号。

图1-1

本实验的设计信号为一正弦信号s(t)=)256/2sin()(n n x π=, n=[0:256]，分别以100000Hz 的载波和1000000Hz 的抽样频率进行调幅，观察图形。通过matlab 仿真显示出其波形图，如图1-2所示：

图1-2

对其进行幅度调制，通过matlab 仿真显示出其波形图，如图1-3所示：

图1-3

2.信号的解调

解调是调制的逆过程，解调是将位于载波的信号频谱再搬回来，并且不失真的恢复出原始基带信号。对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。

为了从接受的已调信号中，不失真地恢复原调制信号，要求本地载波和接收信号的载波保证同频同相。一般模型如下图2-1所示：

图2-1

其中

0(t)

m为已解调的信号。利用matlab进行仿真显示其波形如图2-2所示：

图2-2

3.信号解调前后的比较

本设计是采用调幅来实现的信号调制，解调后没有直流分量，幅度没有发生较大的改变，频率不变化。由图3-1可知解调是把已调信号的频谱搬回到原来的位置，从而恢复出原始信号。恢复信号不失真的关键是低通滤波器的设置，尽可能的减小失真度。

图3-1

与此同时，除了低通滤波器的参数设置可以减小解调以后信号的失真情况，对信号的调节的种类也是息息相关的，如进行信号的调频，调相都可以对解调出来的信号产生变化。在程序编写和仿真出来的波形有所体现。

4.心得体会

通过这两周的学习和设计，使我更加清楚的明白的信号调幅的调制与解调的具体过程及方法，使我对整个过程有了更加深刻的了解，同时也进一步了解了matlab的基础应用知识，使我的知识有了更加深刻的理解。

在课程设计使我明白了自己的知识到底有多欠缺。尤其实在matlab 在实际中仿真的程序编写过程中，自己对一些函数的掌握还是欠缺，在第一步骤将被载信号加载到高频信号的过程中遇到了很多阻碍，查阅了大量的资料在网上搜索了与其相关的程序设计的文章，最终将自己想要的结果仿真出来，这个过程使我受益匪浅，了解到了自主探究学习的很多方法。我觉得这个是最重要的。对于今后任何一个领域或者某一面的学习研究中都是大有益处的。对于这次课程设计，其中难度最大的莫过于对调制与解调在matlab中的仿真，因为在高频电子线路这门课程中，老师讲过其中的理论知识也做过相应的电路实验，这对这个课题的定义理解有着帮助作用，但对其在matlab中的仿真并没有接触过，而且在软件操作也有着很大的缺陷，对一些语言还是停留在理解上。但是通过这次的设计自己对matlab软件有了进一步的了解，对理论上的调制与解调理解也加深不少。

通过这次课题设计在今后的学习中还要继续对matlab进行深入的学习和应用，注重知识和技能的提高，方法和思路的培养。

参考文献

信号与线性系统分析/吴大正主编.-4版. -北京：高等教育出版社，2005.8

高频电子线路/张肃文主编.-5版.-北京：高等教育出版社，2009.5

信号与线性系统分析——基于MATLAB的方法与实现/梁虹主编.-北京:高等教育出版社

附录

课程设计中的程序如下：

clc;close all;clear;

% Fm=10;Fs=1000;Fc=100;N=1000;k=0:N-1;

% t=k/Fs;

n=[0:256];Fc=100000;Fs=1000000;N=1000;

xn=abs(sin(2*pi*n/256));

% x=abs(sin(2.0*pi*Fm*t));xf=abs(fft(x,N));

xf=abs(fft(xn,N));

y2=modulate(xn,Fc,Fs,'am');

subplot(211);

plot(n(1:200),y2(1:200));

xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调幅信号');

yf=abs(fft(y2,N));

subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值');

xo=demod(y2,Fc,Fs,'am');

figure

subplot(211)

plot(n(1:200),xn(1:200));

title('原信号');

subplot(212)

plot(n(1:200),2*xo(1:200));

title('解调信号');

axis([1 200 0 1]);

figure

y2=modulate(xn,Fc,Fs,'fm');

subplot(211);

plot(n(1:200),y2(1:200));

xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调频信号');

yf=abs(fft(y2,N));

subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值');

xo=demod(y2,Fc,Fs,'fm');

figure

subplot(211)

plot(n(1:200),xn(1:200));

title('原信号');

subplot(212)

plot(n(1:200),1.6*xo(1:200));

title('解调信号');

axis([1 200 0 1]);

figure

y2=modulate(xn,Fc,Fs,'pm');

subplot(211);

plot(n(1:200),y2(1:200));

xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调相信号');

yf=abs(fft(y2,N));

subplot(212);stem(yf(1:200));xlabel('频率(H)');ylabel('幅值');

xo=demod(y2,Fc,Fs,'pm');

figure

subplot(211)

plot(n(1:200),xn(1:200));

title('原信号');

subplot(212)

xo=xo/3.15;

plot(n(1:200),xo(1:200));

title('解调信号');

axis([1 200 0 1]);

运行结果如下：