標(biāo)題: 基于Matlab的AM調(diào)制解調(diào)的設(shè)計與研究（整理版） [打印本頁]
作者: xiaofengzi233    時間: 2017-6-26 12:44
標(biāo)題: 基于Matlab的AM調(diào)制解調(diào)的設(shè)計與研究（整理版）
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缏曇簟D像等）的特點(diǎn)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(xué)技術(shù)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(jìn)行傳送，從而實(shí)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(zhuǎn)換器件，直接轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)很多功能，制造出很多有用又實(shí)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(yīng)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(jié)果對比。尋找最佳調(diào)試解調(diào)途徑已相當(dāng)重要。其中將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬形式稱調(diào)制，將模擬形式轉(zhuǎn)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(yīng)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(xué)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(jié)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(guān)的知識點(diǎn)，得出AM信號的數(shù)學(xué)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(shí)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(jié)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(jī)里對調(diào)幅波的解調(diào)通常是利用二極管的單向?qū)щ娞匦�，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(luò)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(fù)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(gòu)成原理：
相干解調(diào)器的關(guān)鍵是產(chǎn)生相干波[5]。這里我選取載波本身作為相干波，進(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)要對式（2.6）進(jìn)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(shù)計算的問題，尤其是那些要用到矩陣和向量表達(dá)式的問題。而要花的時間則只是用一種標(biāo)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(shí)驗(yàn)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(shù)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(shí)驗(yàn)室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)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(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)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(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。
3.1.2 Matlab的應(yīng)用及特點(diǎn)
MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)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(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：
(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(xué)運(yùn)算分析中  解脫出來。
      (2) 具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化。
      (3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握。
3.2 AM調(diào)制調(diào)制的流程分析
鑒于MATLAB以上的應(yīng)用特點(diǎn)，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(dāng)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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