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1、数字信号处理数字信号处理 实验八实验八调制解调系统的实现调制解调系统的实现一、实验目的一、实验目的: （1 1） 深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2 2） 了解滤波器在通信系统中的应用了解滤波器在通信系统中的应用二、实验步骤二、实验步骤:1.1.通过通过 SYSTEMVIEWSYSTEMVIEW 软件设计与仿真工具，设计一个软件设计与仿真工具，设计一个 FIRFIR 数字带通滤波器，数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值， 通过软件设计完后，确认滤波器通
2、过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。通过仿真验证，原理图如下：输入方波与锯齿波，都为 10HZ，载波 100hz 与 300hz 正弦波，仿真的结果如下：还是可以比较好的恢复信号。建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下：别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下：sin1基带信号 1+带通滤波器带通滤波器 1
3、 中心频率中心频率 11带通滤波器带通滤波器 2 中心频率中心频率 22基带信号 2sin2sin1sin2低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。 （参考文件（参考文件zhan3.svuzhan3.svu）设计的思路是：基带信号乘上一个高频信号，称为调制，实现频谱搬移，与另一调制信号叠加，再分别通过以 W 为中心频率的带通 FIR 数字滤波器，再基带信号 1基
4、带信号 2乘以原来的高频信号，实现再频谱搬移，最后通过 IIR 低通滤波器得到解调信号。本实验是通过编程的方式完成的。1、首先，产生信号：n=1;f1=100;f2=300;fs=1000;%采样频率t=0:1/fs:n;fre=10; y1=square(2*fre*pi*t)/2+1.1;y2=sawtooth(fre*2*pi*t)/2+1.1;观察图形与频谱：2、基带信号乘以一个高频载波：yy1=y1.*z1;yy2=y2.*z2;观察频谱：3、两调制信号相加：yy3=yy1+yy2;4、设计带通滤波器：设计 100-200,330-430hz 的 FIR 数字滤波器，用汉明窗实现。f
5、p1=100;fp2=200;%FIR 滤波器 100-200hzfs1=50;fs2=250;As=15;Ws1=(fp1+fs1)/fs;Ws2=(fp2+fs2)/fs;w=(fp1-fs1)/fs;M=ceil(As-7.95)/(14.36*w);hamming=Hamming(M+1);b=fir1(M,Ws1,Ws2,hamming);%figure(2);%freqz(b,1,fs,fs);t=0:1/fs:n;yyy1=filter(b,2,yy3);zz1=filter(b,2,z1);fp1=330;fp2=430;%FIR 滤波器 330-430hzfs1=200;fs
6、2=490;As=15;Ws1=(fp1+fs1)/fs;Ws2=(fp2+fs2)/fs;w=(fp1-fs1)/fs;M=ceil(As-7.95)/(14.36*w);hamming=Hamming(M+1);b=fir1(M,Ws1,Ws2,hamming);%figure(4);%freqz(b,1,fs,fs);t=0:1/fs:n;yyy2=filter(b,2,yy3);zz2=filter(b,2,z2);5、滤波后的信号再乘载波信号：k1=yyy1.*zz1;k2=yyy2.*zz2;6、设计低通滤波器为 100hz 的巴特沃斯低通滤波器。N=8;%8 阶巴特沃斯低通滤波器
7、上限频率 100hzWn=100/(fs/2);b,a = butter(N,Wn,low);kk1=filter(b,a,k1);%figure(5);%H,W=freqz(b,a); %返回频率响应%subplot(1,2,1);plot(W*fs/(2*pi),abs(H); xlabel(频率 HZ); ylabel(幅值);grid on;%subplot(1,2,2);plot(W*fs/(2*pi),20*log10(abs(H); xlabel(频率HZ);ylabel(幅值 dB);grid on;7、调制信号经过低通滤波器后的到的信号就是解调信号。8、观察调制信号的频谱：结
8、论与体会：调制解调实际就是频谱的搬移，达到高频传播，本次实验的关键结论与体会：调制解调实际就是频谱的搬移，达到高频传播，本次实验的关键 就是滤波器的设计，滤波器设计不好解调不了波形导致失真，通过写代码使我就是滤波器的设计，滤波器设计不好解调不了波形导致失真，通过写代码使我 的编程能力加强了，学会了移植代码，的编程能力加强了，学会了移植代码，matlab是个很不错的仿真软件。是个很不错的仿真软件。附录：附录：n=1; f1=100; f2=300; fs=1000;%采样频率 t=0:1/fs:n; fre=10; y1=square(2*fre*pi*t)/2+1.1;dt=1/fs; %定义
9、时间步长。 n1=length(t); %样点个数 %y1=cos(2*pi*fre*t); %余弦信号 f_end=1/dt; %频率轴的显示范围 f=(0:n1-1)*f_end/n1-f_end/2; %频率自变量Xf=dt*fftshift(fft(y1); %频谱 figure(1); subplot(211);plot(t,y1);xlabel(t);title(时间波形);%时间 波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf);xlabel(f);title(方波幅度频 谱);%频谱波形y2=sawtooth(fre*2*pi*t)/2+1.1; Xf1=dt*ff
10、tshift(fft(y2); %频谱 figure(2); subplot(211);plot(t,y2);xlabel(t);title(时间波形);%时间 波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf1);xlabel(f);title(三角波幅度 频谱);%频谱波形 z1=10*sin(2*pi*f1*t); z2=10*sin(2*pi*f2*t); yy1=y1.*z1; yy2=y2.*z2; yy3=yy1+yy2; Xf=dt*fftshift(fft(yy1); %频谱 figure(3); subplot(211);plot(t,yy1);xlabel(t)
11、;title(时间波形);%时间波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf);xlabel(f);title(调制信号频 谱);%频谱波形 Xf=dt*fftshift(fft(yy2); %频谱 figure(7); subplot(211);plot(t,yy2);xlabel(t);title(时间波形);%时 间波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf);xlabel(f);title(调制信号频 谱);%频谱波形fp1=100;fp2=200;%FIR滤波器100-200hz fs1=50;fs2=250; As=15; Ws1=(fp1+fs1)/
12、fs; Ws2=(fp2+fs2)/fs; w=(fp1-fs1)/fs; M=ceil(As-7.95)/(14.36*w); hamming=Hamming(M+1); b=fir1(M,Ws1,Ws2,hamming); %figure(2); %freqz(b,1,fs,fs); t=0:1/fs:n; yyy1=filter(b,2,yy3); zz1=filter(b,2,z1);fp1=330;fp2=430;%FIR滤波器330-430hz fs1=200;fs2=490; As=15; Ws1=(fp1+fs1)/fs; Ws2=(fp2+fs2)/fs; w=(fp1-fs
13、1)/fs; M=ceil(As-7.95)/(14.36*w); hamming=Hamming(M+1); b=fir1(M,Ws1,Ws2,hamming); %figure(4); %freqz(b,1,fs,fs); t=0:1/fs:n; yyy2=filter(b,2,yy3); zz2=filter(b,2,z2);k1=yyy1.*zz1; k2=yyy2.*zz2;N=8;%8阶巴特沃斯低通滤波器上限频率100hz Wn=100/(fs/2); b,a = butter(N,Wn,low); kk1=filter(b,a,k1); figure(10); H,W=freqz
14、(b,a); %返回频率响应 subplot(1,2,1);plot(W*fs/(2*pi),abs(H); xlabel(频率HZ); ylabel(幅值);grid on; subplot(1,2,2);plot(W*fs/(2*pi),20*log10(abs(H); xlabel(频率HZ);ylabel(幅值dB);grid on; figure(4); subplot(211); plot(t,kk1); grid on; title(解调信号kk1); kk2=filter(b,a,k2); subplot(212); plot(t,kk2); grid on; title(解调
15、信号kk2); Xf2=dt*fftshift(fft(kk1); %频谱 figure(5); subplot(211);plot(t,kk1);xlabel(t);title(时间波形);%时 间波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf2);xlabel(f);title(解调方波幅 度频谱);%频谱波形Xf3=dt*fftshift(fft(kk2); %频谱 figure(6); subplot(211);plot(t,kk2);xlabel(t);title(时间波形);%时 间波形 subplot(212);plot(f,abs(Xf3);xlabel(f);title(解调三角波 幅度频谱);%频谱波形
