基于Matlab的AM調(diào)制解調(diào)的設計與研究（整理版）

ID:214718 · 發(fā)表于 2017-6-26 12:44

用matlab做的AM解調(diào)

第1章緒論1.1 研究意義

調(diào)制就是使一個信號（如光、高頻電磁振蕩等）的某些參數(shù)（如振幅、頻率等）按照另一個欲傳輸?shù)男盘枺ㄈ缏曇�、圖像等）的特點變化的過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它的作用是從已調(diào)波信號中取出原來的調(diào)制信號。對于幅度調(diào)制來說，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號的過程。對于頻率調(diào)制來說，解調(diào)是從它的頻率變化提取調(diào)制信號的過程�？茖W技術不斷的在更新，在信號和模擬通信的中心問題是要把載有消息的信號經(jīng)系統(tǒng)加工處理后，送入信道進行傳送，從而實現(xiàn)消息的相互傳遞。消息是聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等多種媒體的集合體。把消息通過能量轉換器件，直接轉變過來的電信號稱為基帶信號�；鶐盘栍心M基帶信號和數(shù)字基帶信號。模擬信號的載波調(diào)制電路里面經(jīng)常要用到調(diào)制與解調(diào)。而AM的調(diào)制與解調(diào)是最基本的，也是經(jīng)常用到的.隨著電腦的發(fā)展和普及，調(diào)制與解調(diào)在電腦通信中也有著十分重要的作用。AM是調(diào)幅（Amplitude Modulation），用AM調(diào)制與解調(diào)可以在電路里面實現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實惠的電子產(chǎn)品，為我們的生活帶來便利[1]。隨著電腦的發(fā)展和普及，調(diào)制與解調(diào)在電腦通信中也有著十分重要的作用應用。

1.2 研究現(xiàn)狀

用MATLAB仿真工具仿真的AM調(diào)制解調(diào)與解調(diào)器抗干擾性能分析的工作原理和工作過程,完成對調(diào)制與解調(diào)過程的分析以及相干解調(diào)器的抗干擾性能的分析。通過對波形圖的分析給出不同信噪比情況下的解調(diào)結果對比。尋找最佳調(diào)試解調(diào)途徑已相當重要。其中將數(shù)字信息轉換成模擬形式稱調(diào)制，將模擬形式轉換回數(shù)字信息稱為解調(diào)。

調(diào)幅是使高頻載波信號的振幅隨調(diào)制信號的瞬時變化而變化。也就是說，通過用調(diào)制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調(diào)制信號的信息包含入高頻信號之中，通過天線把高頻信號發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號也傳播出去了。這時候在接收端可以把調(diào)制信號解調(diào)出來，也就是把高頻信號的幅度解讀出來就可以得到調(diào)制信號了。

早期VHF 頻段的移動通信電臺大都采用調(diào)幅方式，由于信道快衰落會使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅而造成失真，目前已很少采用。調(diào)頻制在抗干擾和抗衰落性能方面優(yōu)于調(diào)幅制，對移動信道有較好的適應性，現(xiàn)在世界上幾乎所有模擬蜂窩系統(tǒng)都使用頻率調(diào)制。

1.3 研究內(nèi)容

本文主要的研究內(nèi)容是了解AM信號的數(shù)學模型及調(diào)制方式以及其解調(diào)的方法在不同的信噪比情況下的解調(diào)結果。先從AM的調(diào)制研究，其次研究AM的解調(diào)以及一些有關的知識點，得出AM信號的數(shù)學模型及其調(diào)制與解調(diào)的框圖和調(diào)制解調(diào)波形圖，然后利用MATLAB編程語言實現(xiàn)對AM信號的調(diào)制與解調(diào),給出不同信噪比情況下的解調(diào)結果對比。

2.2 AM的解調(diào)原理

解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它的作用是從已調(diào)波信號中取原來的調(diào)制信號。對于幅度調(diào)制來說，解調(diào)是從它的幅度變化提取調(diào)制信號的過程。例如收音機里對調(diào)幅波的解調(diào)通常是利用二極管的單向導電特性，將幅度高頻信號去掉一半，再利用電容器的充放電特性和低通濾波器去高頻分量，就可以得到與包絡形狀相同的音頻信號。對于頻率調(diào)制來說，解調(diào)是從它的頻率變化提取調(diào)制信號的過程，頻率解調(diào)要比幅度解調(diào)復雜，用普通檢波電路時無法解調(diào)出調(diào)制信號的。必須采用頻率檢波方式，如各類鑒頻器電路。

2.2.1 AM波的相干解調(diào)

AM相干解調(diào)器的構成原理：

相干解調(diào)器的關鍵是產(chǎn)生相干波[5]。這里我選取載波本身作為相干波，進而滿足同步的要求。再通過低通濾波器濾除高頻部分。

相干載波

（2.7）

與相干載波相乘

（2.8）

Sp(t)再經(jīng)低通濾波器就得到了解調(diào)器的輸出。

從理論上來說，各種信號都可以用正交調(diào)制的方法來實現(xiàn)，其時域形式都可以表示為：

（2.9）

若調(diào)制信號在數(shù)字域上實現(xiàn)要對式（2.6）進行數(shù)字化：

（2.10）

第3章 AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真與分析

3.1 Matlab簡介

MATLAB是一個交互式的系統(tǒng)，其基本數(shù)據(jù)元素是無須定義維數(shù)的數(shù)組。這讓你能解決很多技術計算的問題，尤其是那些要用到矩陣和向量表達式的問題。而要花的時間則只是用一種標量非交互語言(例如C或Fortran)寫一個程序的時間的一小部分。

名稱“MATLAB”代表matrix laboratory（矩陣實驗室）。MATLAB最初是編寫來提供給對由LINPACK和EINPACK工程開發(fā)的矩陣軟件簡易訪問的。今天，MATLAB使用由LAPACK[8]和ARPACK[9]工程開發(fā)的軟件，這些工程共同表現(xiàn)了矩陣計算的軟件中的技術發(fā)展。

3.1.1 Matlab的產(chǎn)生與發(fā)展

MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。

3.1.2 Matlab的應用及特點

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。特點有以下幾點：

(1) 高效的數(shù)值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學運算分析中解脫出來。

(2) 具有完備的圖形處理功能，實現(xiàn)計算結果和編程的可視化。

(3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握。

功能豐富的應用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等)，為用戶提,供了大量方便實用的處理工具。

3.2 AM調(diào)制調(diào)制的流程分析

鑒于MATLAB以上的應用特點，用其分析AM信號調(diào)制解調(diào)中的抗噪聲性能是一種相當精確的手段，如圖3.1是AM信號調(diào)制解調(diào)流圖。

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