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1、 模拟调制与解调的算法研究分析科研训练论文实验总成绩： 装 订 线报告份数： 西安邮电大学 通信与信息工程学院 科研训练论文专业班级： 学生姓名： 学号(班内序号): 年 月 日模拟调制与解调算法研究分析Research of analog modulation and demodulation algorithm摘要：模拟调制和解调算法的研究主要对模拟通信系统的调制和解调进行了研究。本文选择了调幅、调频、调相三个典型的模拟调制方法进行了研究。调频信号是由调制信号控制载波信号的幅度所产生的信号，传输的优点是简单,但是带宽利用率不高。调频信号是通过调制信号来控制载波信号的频率、使其载波频率随着调
2、制信号的振幅连续变化，优势是高带宽利用率,抗干扰能力强,但很难实现,解调时易发生门限效应。调相信号是通过调制信号控制载波相位所产生的信号，它与调频信号有着密切的联系,性能基本相同。关键词：调制信号 载波 已调信号 模拟 调制 解调 AM FM PM 相干解调 非相干解调Summary：Simulation of the modulation and demodulation algorithm research mainly to the analog communication system of modulation and demodulation is studied. This pa
3、per chose the amplitude modulation, frequency modulation, phase modulation of three typical methods of analog modulation is studied. Frequency modulation signal is controlled by the carrier signal amplitude modulation signal generated by the signal transmission is the advantage of simple, but the ba
4、ndwidth utilization rate is not high. Frequency modulation signal is through the modulation signal to control the frequency of the carrier signal, the carrier frequency with continuous changes in the amplitude of modulation signal, the advantage is high bandwidth utilization, anti-interference abili
5、ty is strong, but it is hard to realize, demodulation easily occurs when the threshold effect. Phase modulation signal is generated by carrier phase modulation signal control signals, is closely related with frequency modulation signal, performance is basically the same.Key word:Modulation signal ca
6、rrier modulated signal modulation demodulation AM FM PM coherent demodulation non coherent demodulation引言：通信系统是为了有效可靠的传输信息，信息由信源发出，以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息传输，由信宿接收。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。基于课程设计的要求，下面简要介绍模拟通信系统。 信源是模拟信号，信道中传输的也是模拟信号的系统为模拟通信。模拟通信系统的模型是模拟信源经过模拟调制器，再经过发送滤波器发送到信道，经过信道的传输和干扰到达接收端，经过接收滤波器和解调器进行
7、解调，最后到达信宿。调制器: 使信号与信道相匹配, 便于频分复用等。发滤波器: 滤除调制器输出的无用信号。收滤波器: 滤除信号频带以外的噪声，一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声。一、AM，FM，PM调制原理：1、AM调制原理幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图1所示。图1 幅度调制模型在图1中，若假设滤波器为全通网络（H（）1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅 .AM调制器模型如图2所示： 图2 AM调制模型AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易
8、恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。2、 FM调制原理 频率调制的一般表达式1为： （1）FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。 图3 直接调频法 图4 间接调频法图3所示的产生调频信号的方法称为直
9、接调频法，图4所示的产生调频信号的方法称为间接调频法4。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频则适用于宽带调制情形。 根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30时， （2）称为窄带调频。否则，称为宽带调频。 为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A1，则由式（1）调频信号的一般表达式，得= (3) 通过化解，利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式： （4） 在NBFM中，由于下边
10、频为负，因而合成矢量不与载波同相，而是存在相位偏移，当最大相位偏移满足式（2）时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号。 图5 NBFM信号频谱3、PM调制原理在模拟调制中，一个连续波有三个参数可以用来携带信息而构成已调信号。当幅度和频率保持不变时，改变载波的相位使之随未调信号的大小而改变，这就是调相的概念。角度调制信号的一般表示形式为： S (t)=Acost+(t) (5)式中，A是载波的恒定振幅；t+(t)是信号的瞬时相位，而(t)称为瞬时相位偏移；dt+(t)/dt为信号的瞬时频率，而d(t)/dt称为瞬时频率偏移，即相对于的瞬时频率偏移。设高频载波为u=Ucost，调制信号为
11、U(t)，则调相信号的瞬时相位(t)=+KU(t)瞬时角频率 (t)=+K调相信号 u=Ucost+Ku(t) 将信号的信息加在载波的相位上则形成调相信号，调相的表达式为： S(t)=Acost+Kf(t)+ (6)这里K称为相移指数，这种调制方式，载波的幅度和角频率不变，而瞬时相位偏移是调制信号f(t)的线性函数，称为相位调制。调相与调频有着相当密切的关系，我们知道相位与频率有如下关系式： =+Kf(t) (t)=t+K所以在调相时可以先将调制信号进行微分后在进行频率调制，这样等效于调相，此方法称为间接调相，与此相对应，上述方法称为直接调相。调相信号的产生如图6所示：图6 PM调相信号的产生
12、实现相位调制的基本原理是使角频率为的高频载波u(t)通过一个可控相移网络, 此网络产生的相移受调制电压u(t)控制, 满足=Ku(t)的关系, 所以网络输出就是调相信号，可控相移网络调相原理图如图7所示：图7 可控相移网络调相原理图二、几种模拟调制的性能比较： 1、就抗噪性能而言，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM与AM接近。示出了各种模拟调制系统的性能曲线，图中的圆点表示门限点。门限点以下，曲线迅速下跌；门限点以上，DSB、SSB的信噪比比AM高4.7dB以上，而FM（6）的信噪比比AM高22dB。 2、就频带利用率而言，SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM
13、、NBFM次之，WBFM最差。 3、几种模拟调制的特点及应用 AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，信号带宽较宽，频带利用率不高。因此，AM制式用于通信质量要求不高的场合，目前主要用在中波和短波的调幅广播中。 DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，频带利用率不高，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信及低带宽信号多路复用系统。 SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波波段的无线电广播和频分多路复用系统中。 VSB调制性能与SSB相当，原则上也需要同步解调，但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波，形成（VSB+C）合成信号，就可以用包络检波法进行解调。这种（VSB+C）方式综合了AM、SSB和DSB三者的优点。所以VSB在数据传输、商用电视广播等领域得到广泛使用。 FM波的幅度恒定不变，这
