模拟信号和数字信号调制解调.doc

哈尔滨工业大学信息科学与工程学院通信原理实验报告姓名: XXX 学号: XXX 2011 年 7月 15日一、任务与要求 设计任务 matlab 实现 AM 、 DSB 、 SSB 调制与解调过程。 matlab 实现 2ASK 、 2FSK 、 2PSK 调制与解调过程。 设计要求 1. 掌握 AM, DSB, SSB 三种调制方式的基本原理及解调过程。 2. 掌握 2ASK, 2FSK, 2PSK 三种调制方式的基本原理及解调过程。 3. 学****MATLAB 软件,掌握 MATLAB 各种函数的使用,能将调制解调过程根据调制解调过程的框图结构,用 matlab 程序实现,仿真调制过程,记录并分析仿真结果。 4. 对作出的波形和曲线进行分析和比较, 讨论实际值和理论值的误差原因和改进方法。二、设计原理(1)模拟调制与解调 DSB 调制属于幅度调制。幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅, 使其按调制信号的规律而变化的过程。设正弦型载波 c(t)=Acos( wc* t),式中: A为载波幅度, wc为载波角频率。根据调制定义,幅度调制信号(已调信号)一般可表示为: f (t)=Am(t)cos(t) (公式 1-1 ),其中, m(t)为基带调制信号。设调制信号 m(t) 的频谱为 M( ),则由公式 1-1 不难得到已调信号(t)的频谱。在波形上,幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。如果在 AM 调制模型中将直流去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式—抑制载波双边带信号( DSB — SC ),简称双边带信号。其时域表达式为 f (t)=m(t)cos(t) 式中,假设的平均值为 0。 DSB 的频谱与 AM的谱相近,只是没有了在处的函数,即 f ( )=[M( w-wc )+M( w+wc )] 其典型波形和频谱如图 1-1 所示: 图 1-1 DSB 调制典型波形和频谱与 AM 信号比较,因为不存在载波分量, DSB 信号的调制效率是 100 ,即全部效率都用于信息传输。解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号(即调制信号)。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。相干解调,也称同步检波,为了无失真地恢复原基带信号,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),它与接受的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号。包络检波器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号,通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。由于 DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。 DSB 信号解调时需采用相干解调。 DSB 相干解调性能分析模型如图 1-3 所示: 图 1-3 DSB 相干解调性能分析模型设解调器输入信号为(t)= m(t)cos(t) ,与相干载波 cos(t) 相乘后, 得 m(t)t)=m(t)+m(t)cos(t) ,经低通滤波器后,输出信号为: m(t) 。 DSB 调制系统的调制制度增益为 G =2 ,也就是说, DSB 信号的解调器使信噪比改善一倍。带通滤波器 s m(t) s m(t) n(t) n i(t) m o(t) n o(t) 低通滤波器 cos? ct + cos? 0tO t t O m(t) s DSB(t)O t O -? c ? c ? M(?) O ?? H -? H S DSB(?) O -? c ? c ?载波反相点 2? H ( 2)数字调制与解调 2ASK : 振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。 2ASK 中载波的幅度只有两种变化状态, 分别对应二进制信息“0”或“1”。 2ASK 信号的产生方法通常有两种: 模拟调制和键控法。模拟调制法 ASK 相当于模拟信号中的调幅, 只不过与载频信号相乘的是二进制数码; 键控法由于调制信号只有 0或1 两个电平, 相乘的结果相当于将载频或者关断, 或者接通, 它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时, 传输载波; 当调制的数字信号为“0”时,不传输载波。解调有相干解调和非相干解调。 2ASK 信号的一般表达式为(t)=s(t)cos t 其中 s(t) 为0、1 比特序列,即基带信号。 2FSK: 一个 FSK 信号可以看成是两个不同载波的 2ASK 信号的叠加。其调制和解调方法和 ASK 差不多。由调频法产生的 2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续变化的,而键控法产生的信号,由电子开关在两个独立频率之间转换形成,故相邻码元间相位不一定连