毕业设计论文-基于matlab的am信号的调制与解调

毕业设计论文-基于matlab的am信号的调制与解调内容摘要：

用是从已调波信号中取出原来的调制信号。 对于幅度调制来说，解 调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。 例如收音机里对调幅波的解调通常是利用 二极管 的单向导电特性，将调幅高频信号去掉一半，再利用 电容器 的充放电特性和低通滤波器滤去高频分量，就可以得到与包络线形状相同的音频信号，见图。 对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。 频率解调要比幅度解调复杂，用普通检波电路是无法解调出调制信号的，必须采用频率检波方式，如各类鉴频器电路。 关于鉴频器电路可参阅有关资料，这里不再细述。 图 包络检波原理 随着电脑的发展和普及，调制与解调在电脑通信中也有着十分重要的作用。 通过称为 Modem 的调制解调器，将电脑的数字信息转换成能沿着电话线传递的模拟形式，在接收端由 Modem 将它转换回数字信息。 其中将数字信息转换成模拟形式称调制，将模拟形式转换回数字信息 称为解调。 信息经电脑及调制解调器后上了 “信息高速公 路 ”，世界各地的人们可以用电脑相互传递信息，远程通信已不再是困难的事情了。 4 第二章 AM信号的原理以及特点 噪声模型 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 单频噪声可视为己调正弦波，但幅度、频率、相位实现不可预知。 其特点为占有极窄的频带，但在频谱上的位置可实测。 (2) 脉冲噪声 脉冲噪声表现为时域波形中突然出现的窄脉冲，在时间上表现为无规则的突发的短促噪声。 其特点是脉冲幅度大，持续时间短，相邻脉冲之间的安静时段较长。 从频谱上看，频谱上脉冲噪声有较宽的频谱，但频谱越高，强度越小。 (3) 起伏噪声 起伏噪声是研究的重点。 起伏噪声不可避免且普遍存在，是最基本的噪声来源。 集中于调制解调器输入端的噪声通常是起伏噪声的一种变形，即带通型噪声。 在调制信道中，可直接表示为窄带高斯噪声。 相对于窄带高斯噪声，白噪声是非窄带噪声，白噪声是频谱在整个频率内部都是均匀分布的噪声，它 在任意两个时刻内的随机变量都是不相关的。 起伏噪声可近似地看作高斯噪声，且在相当宽的频率范围内具有平坦功率谱密度，可近似表述为高斯白噪声。 (4) 平稳非平稳噪声 平稳噪声是统计特性不随时间变化的一类噪声，而非平稳噪声指统计特性随时间变化的一类噪声。 应该说，非平稳噪声在实际存在中比平稳噪声更有研究意义。 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。 图。 5 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 高斯白噪声的时域波形及其频谱 从图 ，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。 通用调制模型 从理论上来说，各种信号都可以用正交调制的方法来实现，其时域形式都可以表示为： 00( ) ( ) c o s ( ) ( ) s i n ( )s t I t t Q t t () 若调制信号在数字域上实现时要对式 ()进行数字化： 00( ) ( ) c o s ( ) s i nssnns n I n Q n          () 从式 ()和式 ()可以看出，调制信号的信息都应该包括在 ()It和 ()Qt 内。 图 给出了调制信号的正交调制框图。 本文规定所有调制信号所调制时所用载 波的初始相位均为 0，在后面的分析中不再另作说明。 图 调制信号正交调制框图 信源 I 多相滤波 相乘 0cos( )t 相加 信源 Q 多相滤波 相乘 0sin( )t 6 AM信号的调制原理 AM信号数字模型以及特点 AM 是指调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。 AM 信号的调制原理模型如下 [6]： 图 AM信号的调制原理模型 M（ t）为基带信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号，但通常认为它的平均值为 0. 载波为 )￠tw(c o s)t( 00  CAC （ ） 上式中， 0A 为载波振幅， cW 为载波角频率 0 为载波的初始相位。 AM信号的波形和频谱特性 虽然实际模拟基带信号 m(t)是随机的，但我们还是从简单入手，先考虑 m(t)是确知信号的傅氏频谱，然后在分析 m(t)是随机信号时调幅信号的功率谱密度。 可 知 [7] tc o s w)t(mtc o s wtc o s w)]t(m[ cc0c0  AAS AM () 设 m(t)的频谱为 M(w），由傅氏变换的理论可得已调信号 )]w(w)w(w[21)]wδ ( w)wδ ( w[лA)w( cccc0  MMS AM () AM 的波形和相应的频谱图如下 7 图 AM信号的时域波形及其频谱 可以看出，第一： AM 的频谱与基带信号的频谱呈线性关系，只是将基带信号的频谱搬移，并没有产生新的频谱成分，因此 AM 调制属于线 性调制；第二： AM 信号波形的包络与基带信号成正比，所以 AM 信号的解调即可以采用相干解调，也可以采用非相干解调（包络检波）。 第三： AM 的频谱中含有载频和上，下两个边带，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息，股已调波形的带宽为原基带信号带宽的两倍，即 2AM HBf () 其中 Hf 为调制 信号的最高频率。 8 第三章 AM信号的解调原理以及特点 AM信号的解调原理及方式 解调是将位于载波的信号频谱再搬回来，并且不失真的恢复出原始基带信号。 解调的方式有两种 [6]：相干解调与非相干解调。 相干解调适用于各种线性调制系统，非相干解调一般适用幅度调制（ AM）信号。 AM 信号的相干解调 所谓相干解调是为了从接受的已调信号中，不失真地恢复原调制信号，要求本地载波和接收信号的载波保证同频同相。 相干载波的一般模型如下： 图 AM 信号的相干解调 原理框图 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  () 相干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。 AM 信号的非相干解调 所谓非相干解调是在接收端解调信号时不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信号来恢复原基带信号 [7]。 因此，非相干解调一般只适用幅度调制（ AM）系统。 忧郁包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调制（ AM）接收机都采用这种电路。 如下为串联型包络检波器的具体电路。 图。