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1、.学号密级 公 开 本科毕业论文基于Matlab的AM调制解调及抗噪性能分析学 院 名 称：专 业 名 称：学 生 姓 名：指 导 教 师： 讲师二一四年五月.AM Modulation Demodulation and Antinoise Performance Analysis Based on Matlab College ： y Subject ： Electronic Sience and Technology Name ： Directed by ： ZhecturerMay 2014郑 重 声 明本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资
2、料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期：摘 要本文主要的研究内容是依照传统模拟调制的规范,给出了AM调制解调的具体流程。本论文研究的主要内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法；不同的解调方法在不同的信噪比情况下的解调效果,做出比较。关键词：Matlab；调制解调；AM；信噪比ABSTRACTThe main research content of this paper is in accor
3、dance with traditional analog modulation standard, the specific process of AM modulation and demodulation is given. This paper studies the main content is to understand the mathematical model of AM signal, the modulation method and the demodulation method of it, Different demodulation method in diff
4、erent SNR, making comparison of demodulation effect.Key words :matlab； modulator and demodulator；am；signal-to-noise-ratio.目录第1章 绪论11.1 研究意义11.2 研究现状11.3 研究内容2第2章 AM调制解调的原理32.1 AM的调制原理32.2 AM的解调原理42.2.1 AM波的相干解调52.2.2 AM波的非相干解调62.3 抗噪声性能分析72.3.1 相干解调的抗噪声性能72.3.2 非相干解调的抗噪声性能8第3章 AM调制解调系统的仿真与分析103.1 Ma
5、tlab简介103.1.1 Matlab的产生与发展103.1.2 Matlab的应用及特点103.2 AM调制调制的流程分析113.3 AM调制的仿真分析123.4 AM解调的仿真与分析203.4.1 AM的相干解调的仿真与分析203.4.2 AM非相干解调的仿真与分析213.5 抗噪声性能分析243.5.1 相干解调抗噪性能计算结果243.5.2 非相干解调的抗噪声性能计算结果24总结26参考文献26致谢28.第1章 绪论1.1 研究意义调制就是使一个信号如光、高频电磁振荡等的某些参数如振幅、频率等按照另一个欲传输的信号如声音、图像等的特点变化的过程。解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波
6、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。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。科学技术不断的在更新,在信号和模拟通信的中心问题是要把载有消息的信号经系统加工处理后,送入信道进行传送,从而实现消息的相互传递。消息是声音、图像、文字、数据等多种媒体的集合体。把消息通过能量转换器件,直接转变过来的电信号称为基带信号。基带信号有模拟基带信号和数字基带信号。模拟信号的载波调制电路里面经常要用到调制与解调。而AM的调制与解调是最基本的,也是经常用到的.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。AM是调幅Amplitud
7、e Modulation,用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能,制造出很多有用又实惠的电子产品,为我们的生活带来便利1。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应用。1.2 研究现状用MATLAB仿真工具仿真的AM调制解调与解调器抗干扰性能分析的工作原理和工作过程,完成对调制与解调过程的分析以及相干解调器的抗干扰性能的分析。通过对波形图的分析给出不同信噪比情况下的解调结果对比。寻找最佳调试解调途径已相当重要。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。调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说,通过用调制信号来改变高频
8、信号的幅度大小,使得调制信号的信息包含入高频信号之中,通过天线把高频信号发射出去,然后就把调制信号也传播出去了。这时候在接收端可以把调制信号解调出来,也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了。早期VHF 频段的移动通信电台大都采用调幅方式,由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真,目前已很少采用。调频制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅制,对移动信道有较好的适应性,现在世界上几乎所有模拟蜂窝系统都使用频率调制。1.3 研究内容本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法在不同的信噪比情况下的解调结果。先从AM的调制研究,其次研究AM的解调以及一些有关的知
9、识点,得出AM信号的数学模型及其调制与解调的框图和调制解调波形图,然后利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制与解调,给出不同信噪比情况下的解调结果对比。第2章 AM调制解调的原理2.1 AM的调制原理 AM是指对信号进行幅度调制2。一般做法是先在原信号上叠加一个直流信号,以保证信号, 然后乘上一个高频的余弦信号,即得到。在频域上的效果就是将原信号的域谱移动到W处,以适合信道传输的最佳频率范围g的包络线即,用一个简单的包络检测电路就可以接收并还原信号了。AM调制 信道信宿信号AM解调信源信号加性噪声图2.1 仿真原理图调制信号2.1载波信号2.2 调幅信号的时域表达式2.3 满足条件2.4
10、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3。幅度调制器的一般模型如图2.2所示。 h m 图2.2幅度调制模型在图2.2中,若假设滤波器4为全通网络 H1,调制信号mt叠加直流A0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2.3所示:mtA0图2.3 AM调制模型AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比,故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真,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
11、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。从图中可知发送信号m和直流分量叠加后乘以高频载波后即可形成AM调制信号。具体时域表波形为：2.5 =对应的频谱波形为： 2.62.2 AM的解调原理解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波信号中取原来的调制信号。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,将幅度高频信号去掉一半,再利用电容器的充放电特性和低通滤波器去高频分量,就可以得到与包络形状相同的音频信号
12、。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,用普通检波电路时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。2.2.1 AM波的相干解调AM相干解调器的构成原理：相干解调器的关键是产生相干波5。这里我选取载波本身作为相干波,进而满足同步的要求。再通过低通滤波器滤除高频部分。相干载波2.7与相干载波相乘2.8Sp再经低通滤波器就得到了解调器的输出。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： 2.9若调制信号在数字域上实现要对式2.6进行数字化：2.10低通滤波器图2.4 AM解调的数字模型图2.4显示给出了
13、AM解调的数字模型。由上图可知,解调端信道输出信号乘以跟发送端同频同相的高频载波后,经过低通滤波器提取低频分量,即可得到原始的基带调制信号。由AM信号的频谱可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的关键是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。具体理论推导如下：送入解调器的AM的表达为：2.11与同频同相的相干载波： 2.12相乘后得：2.13经历低通滤波器滤除高频信号后得：2.14再经过隔直流电容6后：2.152.2.2 AM波的非
14、相干解调所谓非相干解调是在接收端解调信号是不需要本地载波,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合用幅度调制系统。由于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。 图2.5 AM信号的非相干解调原理当RC满足条件时,包络检波器的输出基本与输入信号的包络变化呈线性关系,即：2.16其中,。隔去直流后就得到原信号2.3 抗噪声性能分析2.3.1 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：nm0npSmn0LPFBPFSm图 2.6 有噪声时包络检波器的数字模型图中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： 通过分析可得AM信号的平均功率为： 又已知输入功率, 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：AM信号经相干解调器的输出信号为： 因此解调后输出信号
