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调制样本.doc

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

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2020年4月19日
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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： 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)');
%******经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, ])
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、经过带通滤波器、经过低通滤波器
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-经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-经过低通滤波器后的波形');
%信号经过微分器、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. 信号经过带通滤波器，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. 加噪后的信号经过带通滤波器，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→然后经过带通滤波器→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，经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。经过实践，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！