實驗二_角度調(diào)制實驗

1、實驗二 角度調(diào)制實驗20110614215 無線112 崔亞敏一、實驗?zāi)康?、掌握調(diào)頻與調(diào)相以及解調(diào)的基本原理。2、理解模擬通信系統(tǒng)以及模擬調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用。3、進一步掌握傅立葉變換的原理。二、實驗原理：1、角度調(diào)制（1）角度調(diào)制角度調(diào)制信號的表達式為：式中，A載波的恒定振幅；信號的瞬時相位；瞬時相位偏移；稱為瞬時角頻率；稱為瞬時頻偏。（1）頻率調(diào)制(FM)：FM信號表達式瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即，式中調(diào)頻靈敏度，單位是。這時相位偏移為（2）相位調(diào)制(PM)瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，即，式中調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量，單位是。（3）單音

2、調(diào)制FM與PM設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即 用它對載波進行相位調(diào)制時，將上式代入后得到：式中，調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。用它對載波進行頻率調(diào)制時，將代入得到FM信號的表達式：式中，調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移；最大角頻偏；最大頻偏。（4）非相干解調(diào)調(diào)頻信號的一般表達式為解調(diào)器的輸出應(yīng)為完成這種頻率-電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器，下面以振幅鑒頻器為例介紹：圖中，微分電路和包絡(luò)檢波器構(gòu)成了具有近似理想鑒頻特性的鑒頻器。限幅器的作用是消除信道中噪聲等引起的調(diào)頻波的幅度起伏。微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號變化的調(diào)幅調(diào)頻波，即包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，

3、再經(jīng)低通濾波后即得解調(diào)輸出，式中為鑒頻器靈敏度，單位為。帶通信號的包絡(luò)可以通過求該信號的低通等效信號的幅度求得。2、角度調(diào)制的仿真例1、設(shè)載波頻率為10Hz，幅度為1；當(dāng)調(diào)頻信號為頻率為1，幅度為1的正弦波，當(dāng)調(diào)頻靈敏度為5時，分析并繪制調(diào)頻信號的時頻域波形，計算帶寬，分析并繪制該調(diào)頻信號的解調(diào)波形，并與原波形比較；（1）基本參數(shù)的設(shè)置clear allkf=5; %調(diào)頻靈敏度fc=10; %載波頻率 T=5; %終止時間dt=0.001; %采樣間隔t=0:dt:T; %時間fm=1; %單頻調(diào)制信號頻率Am=1; %單頻調(diào)制信號幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*t); %單頻調(diào)制信號

4、A=1; %載波信號幅度%mt的積分mt1(1)=0;for i=1:length(t)-1mt1(i+1)=mt(i)+mt(i)*dt;end%FMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+kf*mt1); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,sfm);hold onplot(t,mt,'r-');%調(diào)制和已調(diào)信號的頻譜N=length(t);df=1/T; %頻率間隔 FMT=fft(sfm);FMT=T/N*fftshift(FMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(FMT);axis(-25

5、 25 0 2)%FM非相干解調(diào)N=length(sfm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1 sdt(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)/dt;%微分endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -100 100)hold onplot(t,jmt,'r') （2）仿真結(jié)果三、實驗步驟1、當(dāng)調(diào)相信號為頻率為1，幅度為1的正弦波，當(dāng)調(diào)相靈敏度為10時，分析并繪制調(diào)相信號的時頻域波形，計算帶寬；分析并繪制該調(diào)相信號的解調(diào)波形，并與原波形比較；2、當(dāng)調(diào)頻靈敏度為0.1，其余條件不變，重復(fù)步

6、驟2；3、當(dāng)調(diào)相靈敏度為0.1，其余條件不變，重復(fù)步驟3；四、實驗結(jié)果1、寫出完成實驗步驟的程序。2、繪制實驗步驟中要求的圖形3、對仿真結(jié)果進行分析。1、實驗程序clear allkp=10; fc=10; T=5; dt=0.001; t=0:dt:T; fm=1; Am=1; mt=Am*cos(2*pi*fm*t); A=1; spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,spm);hold onplot(t,mt,'r-');N=length(t);df=1/T; PMT=fft(spm);PMT=

7、T/N*fftshift(PMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(PMT);axis(-25 25 0 2)N=length(spm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1sdt(i)=(spm(i+1)-spm(i)/dt; endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,'r') 2、clear allkf=0.1; %調(diào)頻靈敏度fc=10; %載波頻率 T=5; %終止時間dt=

8、0.001; %采樣間隔t=0:dt:T; %時間fm=1; %單頻調(diào)制信號頻率Am=1; %單頻調(diào)制信號幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*t); %單頻調(diào)制信號A=1; %載波信號幅度%mt的積分mt1(1)=0;for i=1:length(t)-1mt1(i+1)=mt(i)+mt(i)*dt;end%FMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+kf*mt1); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,sfm);hold onplot(t,mt,'r-');%調(diào)制和已調(diào)信號的頻譜N=length(t);df=1/T; %頻率間隔 FMT=fft

9、(sfm);FMT=T/N*fftshift(FMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(FMT);axis(-25 25 0 2)%FM非相干解調(diào)N=length(sfm);sdt=zeros(1,N);for i=1:N-1 sdt(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)/dt;%微分endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,'r') 3、clear allkp=0.1; fc=10; T=5;

10、 dt=0.001; t=0:dt:T; fm=1; Am=1; mt=Am*cos(2*pi*fm*t); A=1; spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,spm);hold onplot(t,mt,'r-');N=length(t);df=1/T; PMT=fft(spm);PMT=T/N*fftshift(PMT);f=(-N/2:N/2-1)*df;subplot(3,1,2)plot(f,abs(PMT);axis(-25 25 0 2)N=length(spm);sdt=zeros(1,

11、N);for i=1:N-1sdt(i)=(spm(i+1)-spm(i)/dt; endjmt=abs(hilbert(sdt);subplot(3,1,3)plot(t,sdt);axis(0 5 -150 150)hold onplot(t,jmt,'r') 實驗心得：通過本次實驗對角度調(diào)制的理解更加深刻，掌握調(diào)頻與調(diào)相以及解調(diào)的基本原理，調(diào)頻指數(shù)對于調(diào)制信號的影響，觀察波形可以更清楚的理解角度調(diào)制與解調(diào)。進一步掌握傅立葉變換的原理。附程序：kf=10; %調(diào)頻靈敏度fc=10; %載波頻率 T=5; %終止時間dt=0.001; %采樣間隔t=0:dt:T; %時間F=

12、1/dt; %仿真頻寬df=1/T; %頻率間隔f=-F/2:df:F/2 %頻率N=length(f); %采樣點數(shù)fm=1; %單頻調(diào)制信號頻率Am=1; %單頻調(diào)制信號幅度mt=Am*cos(2*pi*fm*t); %單頻調(diào)制信號A=1; %載波信號幅度mf=kf*Am/(2*pi*fm); %調(diào)頻指數(shù)B=1.5*fm; %低通帶寬kp=5; %調(diào)相靈敏度spm=A*cos(2*pi*fc*t+kp*mt); %PMsfm=A*cos(2*pi*fc*t+mf*sin(2*pi*fm*t); %FMss=sfm;figure(1)subplot(5,1,1)plot(t,ss);hold

13、 on;plot(t,mt,'r-');ylabel('調(diào)頻信號');xlabel('時間(s)');axis(0 5 min(ss) max(ss);subplot(5,1,2);ffm=fft(ss)/F;plot(f,fftshift(abs(ffm);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('調(diào)頻信號幅度譜');axis(-20 20 min(abs(ffm) max(abs(ffm);for k=1:length(ss)-1 sdt(k)=(ss(k+1)-ss(k)/dt;endsdt(leng

14、th(ss)=0;subplot(5,1,3);plot(t,sdt);xlabel('時間(s)');ylabel('調(diào)頻信號微分');lsdt=sdt.*exp(-1*j*2*pi*fc*t);fdt=fft(lsdt)/F;subplot(5,1,4);plot(f,fftshift(abs(fdt);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('調(diào)頻信號幅度譜');axis(-30 30 min(abs(fdt) max(abs(fdt);lpf=zeros(1,N);lpf(1:round(B/df)=1;lpf(N-round(B/df)+1:N)=1;fdfm=fdt.*lpf;dfm=ifft(fdfm)*F;subplot(5,1,5);plot(t,real(dfm);hold on;plot(t,A*2*pi*kf*mt,'r-');xlabel('時間(s)'