基于matlab的am信号的调制与解调最终完美版

基于matlab的am信号的调制与解调最终完美版内容摘要：

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）。 解调的方法分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。 同步 解调 同步 解调也叫相干解调。 解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。 调制是把基带信号的谱搬到了载频位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。 解调则是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的频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。 相干解调器的一般模型示于图 中。 图 同步 解调器的一般模型 相干解调时，为了无失真的恢复原基带信号，接受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，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。 将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得 twtmAtmAtwtmASccAM2c o s)]([21)]([21c o s)]([tc o s wt)(0020c () 由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第 1项与第 2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号 )]([21)( 00 TMATM  () 同步 解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位 的载波。 如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。 相干解调适用于所有线性调制信号的解调。 只是ＡＭ信号的解调结果中含有直流成分Ａ ０ ，这时在解调后加一个简单的隔直流电容即可。 LPF Sm(t) Sp(t) Sd(t) C(t)=coswct . . 包络 解调 ＡＭ信号在满足 |m(t)|max ≤ A0的条件下，其包络与调制信号 m(t)的形状完全一样。 因此，AM 信号除了可以采用相干解调外，一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。 包络检波器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，广播接收机中多采用此法。 一个二极管峰 值包络检波器如图 所示，它由二极管 VD 和 RC 低通滤波器组成。 VDR C123AM 信号 A 0 + m （ t ） 图 包络解调 器 设输入信号是 AM 信号 SAM(t)=[A0+m(t)]coswct () 在大信号检波时（一般大于 ），二极管处于受控的开关状态。 选择 RC 满足如下关系 fH1/RCfc () 式中： fh是调制信号的最高频率； fc载波的频率。 在满足上式的条件下，检波器的输出为 Sd(t)=A0+m(t) () 隔去直流后即可得到原信号 m(t)。 可见，包络解调 器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号。 其解调输出是相干解调输出的 2 倍。 因此， AM 信号几乎无例外地采用包 络解调。 . . 4 噪声与抗噪声性能模型分析 噪声的分类 噪声的种类可广义的分为人为噪声、自然噪声和内部噪声；也可以按噪声对线性谱的影响是加性的还是乘性的区分，乘性噪声又称为相关噪声；从信号分布来说，噪声主要可以分为以下几类 [45]： (1) 单频噪声 (2) 脉冲噪声 (3) 起伏噪声 (4) 平稳非平稳噪声 本文噪声模型 通常认为背景噪声模型为具有双边谱密度 2/kN 的高斯随机过程。 以概率)110)((  ,M,iip  随机取 M 个数值 2/Ni )110(  ,M,i  中的某个值 (k 代表时刻点 )。 若取 ip )0( ， 1),2,1(0)(  Miip ，则噪声模型可以简化为谱密度为 2/0N 的平稳加性高斯白噪声。 信道的参数不可能是一直恒定的，它有可能会发生突变，这体现在时间下标k 上。 但通常认为在考察时间段内，这种突变发生的概率是很小的，即认为信道在考察时间段内是平稳的 AWGN 信道 [3]。 因此本文认为信道中的噪声都是平稳加性高斯白噪声。 0 5000 10000 1 01采样点数高斯白噪声时域波形图0 50000 100000020406080100120f / H z高斯白噪声功率谱 图 高斯白噪声波形与功率谱 从图 可以看出，高斯白噪声在时域的显著特征是波形比较杂乱，没有任何的规律可言；在频域的显著特征是频谱非常平坦，其功率在整个频带范围内均匀分布。 抗噪声性能的分析模型 各种线性已调信号在传输过程中不可避免地要受到噪声的干扰，为了讨论问题的简单起见，我们这里只研究 加性噪声对信号的影响。 因此，接收端收到的信号是发送信号与加. . 性噪声之和 [8]。 由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能主要用解调器的抗噪声性能来衡量。 为了对不同调制方式下各种解调器性能进行度量，通常采用信噪比增益 G（又称调制制度增益）来表示解调器的抗噪声性能，即 [9] ii00 NS NSG  输入信噪比输出信噪比 （ ） 有加性噪声时解调器的数学模型如图 图 AM 信号的解调原理图 图中 )(mtS 为已调信号， n(t)为加性高斯白噪声。 )(mtS 和 n(t)首先经过一带通滤波器，滤出有用信号，滤除带外的噪声。 经过带通滤波器后到达解调器输入端的信号为 )(mtS ，噪声为高斯窄带噪声 )(nti ，显然解调器输入端的噪声带宽与已调信号的带宽是相同的。 最后经解调器解调输出的有用信号为 )(m0t ，噪声为 )(0tn。 相干解调的抗噪声性能 各种线性调制系统的相干解调模型如下图 所示。 图 AM 信号的 相干 解调原理图 图中 )(mtS 可以是各种调幅信号，如 AM、 DSB、 SSB 和 VSB，带通滤波器的带宽等于已调信号带宽 [10]。 下面讨论各种线性调制系统的抗噪声性能 [11]。 AM 信号的时域表达式为 tc o s w)]t(m[)t( c0  AS AM () . . 通过分析可得 AM 信号的平均功率为 2 )t(m2)(220i  AS AM () 又已知输入功率 BN 0i n , 其中 B 表示已调信号的带宽。 由此可得 AM 信号在解调器的输入信噪比为 HAMAMABANS fn4 )t(mn2 )t(m)(02200220ii  () AM 信号经相干解调器的输出信号为 )t(m21)t(m 0  () 因此解调后输出信号功率为 )t(m41)t(m)( 2200 AMS () 在上图中输入噪声通过带通滤波器之后，变成窄带噪声 )t(ni ，经乘法器相乘后的输出噪声为 p i c c c s c cc c c s cn ( t ) n ( t ) c osw t [ n ( t ) c osw t n ( t ) si nw t ] c osw t11n ( t ) [ n ( t ) c os2w t n ( t ) si n2w t ]22 () 经 LPF 后， )t(n21)t(n c0  () 因此解调器的输出噪声功率为 i2c200 41)t(n41)t(n NN  () 可得 AM 信号经过解调器后的输出信噪比为 HAM BNS fn2 )t(mn )t(m)(020200  () 由上面分析 的解调器的输入、输出信噪比可得 AM 信号的信噪比增益为 )t(m)t(m22202ii00  ANS NSG AM () . . 5 AM 基于 matlab 的调制与解调 载波频率为 30KＨ z 的载波信号 波形和频谱的 matlab 程序 及相应波形图 如下： t=0::1。 A0=10。 %载波信号振幅 fc=30000。 %载波信号频率 Uc=A0*cos(2*pi*fc*t)。 %载波信号 figure(1)。 subplot(2,1,1)。 plot(t,Uc)。 xlabel(39。 t39。 ),title(39。 载频信号波形 39。 )。 axis([0,15,15])。 subplot(2,1,2)。 Y1=fft(Uc)。 %对载波信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y1))。 xlabel(3。