基于Matlab的模拟通信系统的仿真设计.doc

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1、 目录摘要-4第1章 课程设计内容及要求-4 1、课程设计的内容-4 2、课程设计的要求-4第2章 通信系统的调制与解调-5 1、通信系统的概念-5 2、调制和解调的概念-6第3章 MATLAB软件及功能介绍-7 1、MATLAB软件简介-7 2、GUI功能简介-7 3、基于MATLAB相关函数介绍-8第4章 四种模拟信号的调制解调-10 1、AM的调制与解调-10 2、DSB的调制与解调-13 3、SSB的调制与解调-16 4、FM的调制与解调-19 5、GUI界面的设计-23第5章 总结与结束语-25 1、各调制解调方式性能分析总结-25 2、结束语-26参考文献-26摘要： 通信系统是用

2、以完成信息传输过程的技术系统的总称，作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。调制与解调在信息的传输过程中占据着重要的地位，是不可或缺的，因此研究系统的调制和解调过程就极为重要。MATLAB是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言，它强大的矩阵运算和图形可视化的功能以及丰富的工具箱，为通信系统的调制和解调过程的分析提供了极大的方便。本次课程设计首先介绍了通信系统的概念，进而引出调制和解调，然后介绍了我们常用的几种调制和解调的方法。由于MATLAB具有的强大功能所以详细介绍了MATLAB通信系统工具箱，并给出了基于MATLAB的通信系统的调制与解调的实现，运用MA

3、TLAB仿真软件进行仿真。 第一章 课程设计内容及要求1、课程设计的内容1）.编写 MATLAB 程序实现 AM的调制与解调； 2）.编写 MATLAB 程序实现 DSB的调制与解调； 3）.编写 MATLAB 程序实现 SSB 的调制与解调；4）.编写 MATLAB 程序实现 FM 的调制与解调；5）.调用GUI实现以上相应的波形。2、课程设计的要求1）.掌握线性幅度(AM、DSB、SSB）的调制和解调原理，以及非线性角度（FM）的调制与解调原理。2）.学会Matlab仿真软件在幅度调制与解调和角度调制与解调中的应用。3）.掌握参数设置方法和性能分析方法。4）.通过实验中波形的变换，学会分析

4、实验现象。5）.学习掌握如何生成GUI界面以及如何使用它来显示相应的波形。 第二章 通信系统的调制与解调1、 通信系统的概念 通信是为了传输信息，通信系统就是将信息从信源发送到一个或多个目的地，对于电通信来说，首先要把消息转变成电信号，然后经过发送设备，将信号送入信道，在接收端利用接受设备对接收信号作相应的处理后，送给信宿再转换为原来的消息，这一过程可利用图1所示的通信系统一般模型来概括。接收设备信道发送设备 （发送端） （接收端） 信息源受信者噪声源 图 1 通信系统的一般模型 通信(Communication)传输的消息是多种多样的，可以分成两大类：一类称为连续消息；另一类称为离散消息。消

5、息的传递是通过它的物理载体电信号来实现的，按信号参量的取值不同，可以把信号分为两类：模拟信号和数字信号。通常按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的可以把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。1）.模拟通信系统模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，其模型如图2所示，其中包含两种重要变换。第一种变换是，在发送端把连续消息变换成原始电信号，在接收端进行相反的变换，这种变换由信源和信宿来完成，通常称为原始电信号为基带信号，基带的意思是指信号的频谱从零频附近开始。有些信道可以直接传输基带信号，而以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输这些信号。因此，模拟通信系统中常常需要进行第二

6、种变换：把基带信号变换成适合在信道中传输的信号，并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器1。噪声源调制器模拟信息源信道受信者解调器图2 模拟通信系统模型型2.调制和解调的概念 调制：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大多数场合，调制均指载波调制。 载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。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。未受调制的周期性振荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以是非正弦

7、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：将已调信号中的调制信号恢复出来，是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。解调可以分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。 调制方式有很多，根据调制信号是模拟信号还是数字信号，载波是连续波（通常是正弦波）还是脉冲序列，相应的调制方式有模拟连续波调制（简称模拟调制）、数字连续波调制（简称数字调制）、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等

8、。 最重要和最常用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。常见的调幅、双边带、单边带和残留边带等调制就是幅度调制的几个典型实例。 解调的方法可以分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。解调过程与采用何种解调方式有关，对于常规幅度调制，一般用包络检波进行解调，由于在这种解调方式中，接收机对载波频率和相应精度的了解是无关紧要的，所以解调过程相对简单。对于DSB调制和SSB调制，用相干解调的方法，它要求在接收机中有一个与载波同频同相的信号，接收机中产生所需要的正弦波振荡器，为本地振荡器。 数字通信系统中，采用键控调制方式，这里不一一介绍。 第三章 MATLAB软件及功能介绍1、MA

9、TLAB软件简介MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。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。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科

10、技应用软件中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，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。编程创造的功能：在命令行或者在手稿里确定单个行的函数的匿名的函数，当任何表示是真实的时，有条件的休息点，让你停止块意见出于记分员可发表意见的一个代码的整个部分数学整数算术，让你处理更大的整数数据集合单精度运算，线性代数，FFT和过滤，使你能够处理更大的单精度数据集合更坚固的计算几何学程序使用Qhull.1，给更大的对算法选择的控制linsolve 功能，使你能够迅速通过指定

11、系数的基体的结构解决线性方程序的系统和multipoint边值问题编程环境：MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而

12、且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。2、 GUI功能简介GUI 是 Graphical User Interface 的简称，即图形用户界面，通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-ee”准确来说 GUI 就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人机环境三者作为一个系统进行总体设计。这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能，使操作更人性化，减轻使用者的认知负担，使其更适合用户的操作需求，直接提升产品的市场竞争力。主要组成部分：多文件界面在一个窗口之内进行多个数据管理的方式。这种情

13、况下，窗口的管理简单化，但是操作变为双重管理。标签多文件界面的数据管理方式中使用的一种界面，将数据的标题在窗口中并排，通过选择标签标题显示必要的数据，这样使得接入数据方式变得更为便捷。上述中，多文件界面主要是微软视窗系统采用。而在其他环境中，通常多是单文件界面，所以无所谓单一/多文件界面的称呼问题。菜单将系统可以执行的命令以阶层的方式显示出来的一个界面。一般置于画面的最上方或者最下方，应用程序能使用的所有命令几乎全部都能放入。重要程度一般是从左到右，越往右重要度越低。命定的层次根据应用程序的不同而不同，一般重视文件的操作、编辑功能，因此放在最左边，然后往右有各种设置等操作，最右边往往设有帮助。

14、一般使用鼠标的第一按钮进行操作。即时菜单（又称功能表）与应用程序准备好的层次菜单不同，在菜单栏以外的地方，通过鼠标的第二按钮调出的菜单称为“弹出菜单”。根据调出位置的不同，菜单内容即时变化，列出所指示的对象可以进行的操作。图标显示在管理数据的应用程序中的数据，或者显示应用程序本身。数据管理程序，即在文件夹中用户数据的管理、进行特定数据管理的程序的情况下，数据通过图标显示出来。通常情况下显示的是数据的内容或者与数据相关联的应用程序的图案。另外，点击数据的图标，一般可以之间完成启动相关应用程序以后再显示数据本身这两个步骤的工作。应用程序的图标只能用于启动应用程序。按钮菜单中，利用程度高的命令用图形

15、表示出来，配置在应用程序中，成为按钮。应用程序中的按钮，通常可以代替菜单。一些使用程度高的命令，不必通过菜单一层层翻动才能调出，极大提高了工作效率。但是，各种用户使用的命令频率是不一样的，因此这种配置一般都是可以由用户自定义编辑。3、基于MATLAB相关函数介绍1）.plot功能：线型绘图函数。格式：plot(x) plot(x,y)说明：plot(x)是一种最简单的调用方式, x是长度为n的数值向量。plot(x)的作用是在坐标系中顺序地用直接连接顶点i,x(i),i=1,2,n生成一条折线。当向量元素充分多时, 即可生成一条光滑的曲线。2）.subplot功能：多坐标设置与定位当前坐标系。

16、格式：subplot(m,n,k)说明：subplot(m,n,k)将图形窗口分成m行n列m*n块子区域，按从上到下,从左到右的顺序,在第k块子区域定义一个坐标系, 使其成为当前坐标系, 随后的绘图函数将在该坐标系输出图形。3).ezplot功能：该命令用来绘制符号表达式的自变量和对应各函数值的二维曲线。格式： ezplot(F, xmin,xmax,fig)说明：其中F是要画的符号函数；xmin,xmax是绘图的自变量范围，fip是窗口。4).axis功能：该命令用来控制坐标轴的特性。格式： axis(xmin,xmax, ymin,ymax)说明：此为坐标范围,其中xminxmax ，ym

17、inymax 。5）.butter函数是用来计算求Butterworth数字滤波器的系数。所调用的函数格式如a,b=butter(N,wn,low)这是指求N阶低通滤波器的系数。由此也可以求出帯通、高通、帯阻的。并且也可以选择用其他类型的，如切比雪夫，椭圆型等。6）.filter函数为滤波函数，如Y = filter(B,A,X) ，输入X为滤波前序列，Y为滤波结果序列，B、A 提供滤波器系数，B为分子， A为分母 7）.size函数是用来求某一函数行和列，如m,n=size(x);是用来求函数x的行数和列数。8）.randn函数只用来产生随机数，在本次课设中，该函数可用来产生随机数作为在信道

18、中加入的随机噪声。如ni=randn(m,n)为产生一个随机矩阵作为噪声加入到信道中。9）.int函数是求积分的函数，如y=int_x，即x的积分是y。10）.diff函数是求导的函数，如y=diff_x,即x的倒数是y。11）.str2num函数是将我们所输入的数正常显示出来，因为在MATLAB中，函数所显示的数是ASC码值，因此，必须用此函数才能正常显示我们所想使用的阿拉伯数字。12）.hilbert函数，是用来提取包络的，在包络检波中可以运用到。其调用格式为：s=abs(hilbert(s0); 第四章 四种模拟信号的调制解调1、AM的调制解调1）.AM调制原理基带信号中含有直流分量，已

19、调信号表达式：A0：调制信号中的直流成分；m(t)：需传送的原始信号。由上式可以看出，载波信号的表达式为 ，调制信号的表达式为 。在本次课设中，令Am为5，并且在m(t)前设有调制系数m来控制调制程度。原理框图如下所示： 2）.AM的解调原理 AM的解调为调制的逆过程，AM解调可以分为相干解调和包络（非相干解调）两种，在本次课设中，两种方法我都运用到，在下面的内容中将会做一系列的对比。在相干解调中，要注意的是我们要加入一个与原先调制信号运用到的载波信号一样的载波信号与已调信号相乘。本次课设用到的是相关解调。 （1）相干解调相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信

20、号的谱搬到了载频的位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的逆过程，即把在载频位置上的已调信号的谱搬回到原始基带位置，因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。相干解调时，为了无失真的恢复出原始基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经过低通滤波器取出低通分量，即可得到原始的基带调制信号。相干解调适用于所有的线性调制信号的解调，即对AM、DSB、SSB。在下面的有关对DSB、SSB等的相干解调将不再做解释。从下面的原理图我们可以看出来。LPFSam(t)Sp(t) Sd(t)c(t)=coswct

21、相干解调的一般模型 （2）.包络检波AM信号在满足|m(t)|max=A0的条件下，其包络与调制信号m(t)的形状完全相同。因此，AM除了可以采用相干解调之外，还可以采用包络检波，且一般情况下都采用的是包络检波来恢复信号。包络检波通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调，因此不需要相干载波。在MATLAB中，提取包络我们可以采用希尔伯特函数来提取。3）.AM调制与解调结果的实现与分析（1）.AM调制解调程序代码cla resett=-1:0.00001:1;A0=8;%载波信号振幅A1=4;%调制信号振幅A2=2;%已调信号振幅f=3000;%载波信号频率w0=2*f*pi;m

22、=0.15;%调制度k=0.5%DSB前面的系数Uc=A0*cos(w0*t);%载波信号subplot(421);plot(t,Uc);title(载频信号波形);axis(0,0.01,-15,15);subplot(422);Y1=fft(Uc);%对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1);title(载波信号频谱);axis(5800,6200,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %载波信号振幅A1=4; %调制信号振幅A2=2; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 %DSB 前

23、面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(423); plot(t,mes); xlabel(t),title(调制信号);subplot(424); Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y2); title(调制信号频谱); axis(198000,202000,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %载波信号振幅 A1=4; %调制信号振幅 A2=2; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 %DSB 前面的系数

24、 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %消调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos(w0).*t); %AM 已调信号 subplot(425); plot(t,Uam); grid on; title(AM调制信号波形); subplot(426); Y3=fft(Uam); % 对AM已调信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y3),grid; title(AM调制信号频谱); axis(5950,6050,0,500000); t=-1:0.00001:1; A0=8; %载波信号振幅 A1=4; %调制信号振幅 A2=2; %已调信号振幅 f=3000; %载波

25、信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 %DSB 前面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos(w0).*t); %AM 已调信号 Dam=Uam.*cos(w0*t); %对AM调制信号进行解调 subplot(427); plot(t,Dam); grid on; title(滤波前AM解调信号波形); subplot(428); Y5=fft(Dam); % 对AM解调信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y5),grid; title(滤波前AM解调信号频谱); axis(187960,

26、188040,0,200000);(2) .结果截图(3) .实验结果分析从左图中可以载波、调制信号的波形，右图中可以的到个波形频率。图中可以看出实验得到比较准确的解调信号，因为调制信号时没有噪声干扰。另外解调信号不过横轴是因为调制信号有直流分量。2、 DSB的调制与解调原理1）.DSB的调制原理与AM信号比较，DSB信号不存在直流分量，如果输入基带信号没有直流分量，且h(t)是理想带通滤波器，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号，或称双边带抑制载波调制信号，简称DSB信号。时域表达式： s_dsb(t)=m(t)cosct,m(t)为调制信号。其优点是节省了载波功率，缺点是不能用包

27、络检波，需用相干检波，较复杂。2）.DSB的解调原理 DSB的解调只能用相干解调，其解调原理与AM的解调原理是相同的，参照就行。解调原理图可由下图所示，下图是在信道中加了噪声的。我们也可以将噪声去掉，默认为其为理想信道。3）. DSB调制与解调的结果实现与分析(1).DSB调制解调代码cla resett=-1:0.00001:1;A0=10;%载波信号振幅A1=5;%调制信号振幅A2=3;%已调信号振幅f=3000;%载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15;%调制度k=0.5%DSB前面的系数Uc=A0*cos(w0*t);%载波信号subplot(421);plot(t,Uc);ti

28、tle(载频信号波形);axis(0,0.01,-15,15);subplot(422);Y1=fft(Uc);%对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1);title(载波信号频谱);axis(5800,6200,0,1000000);t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 %DSB 前面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(423); plot(t,mes); xlabel(t)

29、,title(调制信号);subplot(424); Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y2); title(调制信号频谱); axis(198000,202000,0,1000000); t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 %DSB 前面的系数 Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Udsb=k*mes.*Uc;

30、 %DSB 已调信号 subplot(425); plot(t,Udsb); grid on; title(DSB已调信号波形); axis(0,1,-40,40); subplot(426); Y4=fft(Udsb); % 对DSB已调信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y4),grid; title(DSB已调信号频谱); axis(193960,194040,0,1300000);t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5

31、 %DSB 前面的系数 Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Udsb=k*mes.*Uc; %DSB 已调信号 Ddsb=Udsb.*cos(w0*t); % 对DSB已调信号进行解调 subplot(427); plot(t,Ddsb); grid on; title(滤波前DSB解调信号波形);axis(0,1,-40,40); subplot(428); Y6=fft(Ddsb); % 对DSB解调信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y6),grid; title(滤波前DSB解调信号频谱);axis(187960

32、,188040,0,1300000);(2) .结果截图（3） .结果分析DSB信号解调时采用相干解调，比包络检波器复杂得多。根据原理可以很容易设计出调制和解调的方法来。结果跟预期的一致。由于是在理想状态下做的调制，所以解调得比较完美。如果是在工程上使用，肯定有或多或少的噪声干扰，那样的话必须要在解调后设计一个滤波器滤除噪声。3、SSB的调制与解调 1）.SSB的调制原理假定基带信号仍然是一个频率为1Hz、功率为1的余弦信源m(t)，载波是频率为10Hz，幅值A=2的余弦信号。用相移法产生SSB信号，可用以下的表达式表示： 也就是说将基带信号m(t)本身乘以余弦信号本身，对基带信号进行希尔伯特

33、变换后与正弦信号相乘，最后将两个乘积相加即可。在MATLAB程序设计时，先设计出希尔伯特变换函数，再按以上步骤实施，就得到了SSB调制的程序。2）.SSB的解调原理SSB的解调是SSB调制的逆过程，因为也只能用相干解调，需经过模拟相乘器，与相干载波相乘。因为SSB的上下边带是一样的，我们单独的看是不能看出调制或解调出的信号是上边带还是下边带，所以我们引入了希尔伯特变换，调制解调出的是整个SSB信号，包括上边带与下边带。其原理框图如图所示：H(w)为单边带滤波的传输函数，若具有以下理想高通特性，则可滤除下边带；若具有以下理想低通特性，则可滤除上边带；实现SSB的调制需要设计一个滤波器，本次课设我

34、设计的是低通滤波器，查 阅资料，用matlab设计生成滤波器的系数。3）.SSB调制与解调的结果实现与分析（1）.SSB调制解调程序代码cla resetfm=1;fc=10;am=sqrt(2);Fs=300;wc=2*pi*fc;wm=fm*2*pi; t=0:1/Fs:1; sm=am*cos(wm*t); %原信号 subplot(421)plot(t,sm); %原信号时域波形 title(SSB调制信号的时域波形);xlabel(t);grid on; s=modulate(sm,fc,Fs,amssb); %已调制信号S=abs(fft(sm); %傅里叶变换 subplot(4

35、22)plot(S); %已调制信号频域波形 title(SSB原始信号的功率谱);xlabel(w);grid on;subplot(423)plot(t,s); %已调制信号时域波形 title(SSB已调信号时域波形);xlabel(t);grid on; subplot(424)S=abs(fft(s);plot(S); %已调制信号频域波形 title(SSB已调信号的功率谱);xlabel(w);grid on; sp=s.*cos(wc*t); %乘相干载波 fp=3;fs=15; %设计低通滤波器 wp=(2*pi*fp)/Fs;ws=(2*pi*fs)/Fs;alphap=0

36、.5;alphas=40; delta1=(10(alphap/20)-1)/(10(alphap/20)+1);delta2=10(-alphas/20); delta=delta1,delta2;f=fp,fs;m=1,0; L,fpts,mag,wt=remezord(f,m,delta,Fs); hn=remez(L,fpts,mag,wt); %设计低通滤波器结束sd=conv(sp,hn); %过低通滤波器 SD=abs(fft(sd); subplot(425)plot(sd); %解调后的时域波形 title(相干解调后的SSB信号时域波形); xlabel(t);grid o

37、n;subplot(426)plot(SD); %解调后的频域波形title(相干解调后的SSB信号频域波形); xlabel(w);grid on; k=s+awgn(s,10,-10); %已调信号加噪声 sdk=conv(k,hn); %加噪声后解调 subplot(427)plot(sdk); %加噪声后解调得到时域波形 title(加噪声后解调得到时域波形); xlabel(t);grid on;SDK=abs(fft(sdk); subplot(428)plot(SDK); %加噪声后得到信号频域波形 title(加噪声后得到信号频域波形); xlabel(w);grid on;（

38、2） .实验截图(3) .实验结果分析本次课设SSB调制的最大困难在于设计设计低通滤波器，只要将滤波器设计好了，其他步骤与DSB的相似。从图中可以看出，得到的结果还是比较理想的，原因是我的本次试验都在理想状态下进行的，并未加任何噪声。4、FM的调制与解调原理 1）.FM的调制原理 FM调制是一种非线性的调制，频率调制的一般表达式为： 角度调制信号的一般表达式为 式中：A为载波的恒定振幅；为信号的瞬时相位，记为；为相对于载波相位的瞬时相位偏移；是信号的瞬时角频率，记为；而称为相对于载频的瞬时频偏。所谓频率调制（FM），是指瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即式中：为调频灵敏度。 这时相位偏移为：

39、，代入角度调制信号的一般表达式，可得调频信号为：2）.FM的解调原理FM的解调也可以分为相干解调和非相干解调两种。并且有窄带和宽带两种。在本次课设中，我选择的是窄带。窄带的相干解调原理框图如下所示：微分LPFBPFfm(t)Si(t) C（t） 窄带信号的相干解调这种解调方法与线性调制中的相干解调一样，要求本地载波与调制载波同步，否则将使解调信号失真。 下面介绍非相干解调的方法与原理，其框图如下所示： FM的非相干解调模型非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如上图所示。限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带

40、外噪声，使调频信号顺利通过。鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。本次FM解调采用非相关解调。3）.FM的调制与解调的结果实现与分析（1）.FM调制解调程序代码cla resett0=2; tz=0.0001; %时间向量精度 fs=1/tz; %设定抽样频率t=-t0:tz:t0; %产生时间向量 kf=5; %设定压控振荡器系数 fc=10; %设定载波频率 kd=0.8; %设定鉴频增益/鉴频器灵敏度m_fun=cos(2*pi*t); int_m(1)=0; %对m_fun积分 for i=1:length(t)-1 int

41、_m(i+1)=int_m(i)+m_fun(i)*tz; endx=sqrt(2)*cos(2*pi*fc*t+kf*int_m); %调制信号 y=m_fun.*kd*kf; %解调信号 z=-sqrt(2)*(2*pi*fc+kf*m_fun).*sin(2*pi*fc*t+kf*int_m);Nf=4096*32; M=fft(m_fun,Nf); %对原始信号快速傅里叶变换 f=0:1:Nf-1./Nf.*fs; X=fft(x,Nf); %对已调信号快速傅里叶变换Y=fft(y,Nf); %对解调信号快速傅里叶变换 Z=fft(z,Nf);subplot(421) %生成原始信号的

42、时域图形plot(t,m_fun(1:length(t),linewidth,2); title(原始信号的时域图形);xlabel(时间/s); legend(m(t) subplot(422) %生成原始信号的频域图形h1=plot(f,abs(fftshift(M)/max(abs(M),linewidth,1);title(原始信号的频域图形); xlabel(频率/Hz); legend(M(f); subplot(423) %生成已调信号的时域图形plot(t,x(1:length(t),linewidth,2);title(已调信号的时域图形); xlabel(时间/s);leg

43、end(x(t); subplot(424); %生成已调信号的频域图形plot(f,abs(fftshift(X)/max(abs(X),linewidth,1);title(已调信号的频域图形); xlabel(频率/Hz); legend(X(f); subplot(425) %鉴频微分电路输出plot(t,z(1:length(t),linewidth,2); title(鉴频微分电路输出的时域图形);xlabel(时间/s);legend(z(t); subplot(426)plot(f,abs(fftshift(Z)/max(abs(Z),linewidth,1); title(鉴

44、频微分电路输出频域图形);xlabel(频率/Hz); legend(Z(f);subplot(427) %生成解调信号的时域图形 plot(t,y(1:length(t),linewidth,2);title(解调信号的时域图形);xlabel(时间/s);legend(y(t); subplot(428) %生成解调信号的频域图形 plot(f,abs(fftshift(Y)/max(abs(Y),linewidth,1); title(解调信号的频域图形);xlabel(频率/Hz); legend(Y(f);（2） .结果截图（3） .实验结果分析该结果图为FM的调制以及在非相干解调下

45、的解调波。在实验过程中，我发现解调出来的波的平滑度与滤波器的结束有关，与滤波器系数有关，误差总是存在的，所以在选择滤波器的时候很重要。 5、 GUI设计的过程1）.设计过程 GUI创建包括界面设计和控件编程两部分，主要步骤如下。第一步：通过设置GUIDE应用程序的选项来运行GUIDE；第二步：使用界面设计编辑器进行面设计；第三步：编写控件行为响应控制（即回调函数）代码。 这是进入GUI界面的第一步，根据相应的规则，在控制面板上编辑出下列的界面，在编辑时应该注意如何使用控件，在本次课设中用到的控件有： （1）坐标轴：默认的标签（Tag）属性值为“横坐标参数设置”，字号大小可以自己设定，我设置的是

46、12； （2）面板：设置面板是为了标记某个区域代表的是什么，这样使人看了一目了然；（3）静态文本框：在面板内部添加，添加之后，他自己本身不会改变，当然也不会改变界面上的其它属性功能；（4）动态文本框：动态文本框是可以改变，并且其属性是要用到回调函数中去的，他会改变最终结果的性能，在本次课设中，它是用来设置我们所需用到的参数；（5）按钮：按钮是用来控制谁会起控制作用，通过按钮可以来控制结果的发生，在本次课设中，按钮就是用来控制AM、DSB、SSB、FM的调制与解调的。 2）.GUI设计结果 第五章 总结与结束语1、 各调制解调方式性能分析总结 在大信噪比下，AM信号包络检波的性能几乎与相干解调法

47、相同。但当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作。 AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。AM调制方式主要在中波和短波的调幅广播中。 DSB调制的优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但接收要求同步解调，设备复杂。应用较少，一般只用于点对点的专用通信中。 SSB调制的有点是功率利用率和频带利用率都高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM,而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。鉴于这些因素，SSB常用于频分多路复用系统中。 FM波的幅度恒定不变，这使它对非线性器件不甚敏感，给FM带来抗快衰落能力。快带F

48、M的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中。2、结束语通过本次课设，我明白了调制在通信系统中的重要性。所谓调制，就是把信号转换成适合在通信系统中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和帯通调制（也称载波调制）。在无线通信中和其他大多数场合，调制均成为载波调制。调制的目的在于将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号，且有效地利用频带，实现信道的多路复用传输，最终提高通信系统抗噪声/干扰性能。在调制中出现了两种信号，基带信号和载波信号。基带信号（调制信号）包含信息、需要被传输的原始信号，具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜

49、直接进行传输。载波信号（被调制的信号）是在信道中传输、其某些参数受调制信号控制的特定信号。载波信号可以分为两类：用正弦型信号作为载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。模拟调制通常采用正弦波作为载波，调制方式有：线性幅度调制与非线性角度调制两种。线性幅度调制是指载波的幅度随基带调制信号成比例变化；从频谱来看，已调信号的频谱与基带信号频谱呈线性搬移的关系。如调幅AM，双边带DSB，单边带SSB等。非线性角度调制是指载波的频率或相位随基带调制信号成比例变化。已调信号的频谱不再保持原来基带调制信号频谱的结构，而产生新的频谱分量。刚开始的时候不知道如何去设计模拟信号的调制与解调。接着慢慢查阅书本和网上找

50、资料，熟悉掌握了模拟信号的几种调制解调方式。由于平时用MATLAB的次数比较少，所以对MATLAB的使用并不是非常熟练，特别是GUI界面的设定，可以说是现学的新内容。通过不断的努力，在同学的帮助下基本完成。通过此次课程设计，更加深刻巩固的对模拟信号调制解调的理论知识，也体会到了用MATLAB仿真实现各功能非常方便，体会到它功能的强大性。开阔了我的知识范围，通过不断的查找资料，使我对所学的知识有了很好的消化，同时懂得怎样使自己所学的知识与实际相结合，提高了自己的动手能力以及独立思考问题和解决问题的能力。特别是在编写程序的时候经常因为一个小小的标点符号而导致程序的错误而要经过反复的检查才能纠正，使我在以后遇到问题是更加的仔细和认真。参考文献：MATLAB程序设计与应用刘卫国 高等教育出版社MATLAB GUI设计王正林 电子工业出版社现代通信原理樊昌信 国防工业出版社信号与系统郑君里 高等教育出版社25