16QAM的调制与解调要点

通信专业课程设计二

太原科技大学

课程设计（论文）

设计(论文)题目：16 QAM的调制解调

姓名

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指导教师

2012年 1月 4 日

太原科技大学课程设计（论文）任务书

学院（直属系）：电子信息工程学院时间： 2012年12月19日学生姓名指导教师

设计（论文）题目16QAM的调制与解调

主要研

究内容

基于MatlabSimulink的16QAM的调制与解调

研究方法MatlabSimulink

主要技术指标(或研究目标)

利用Simulink对16QAM调制系统进行仿真,得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。

教研室

意见

教研室主任（专业负责人）签字：年月日

16QAM的调制与解调

摘要

随着无线通信频带日趋紧张，研究和设计自适应信道调制技术体制是建立宽带移动通信网络的关键技术之一。正交振幅调制技术（QAM）是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术,因此在大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起了人们的重视。

本文首先简单简绍了QAM调制解调系统和Simulink的工作原理。然后利用Simulink 对16QAM调制系统进行仿真,不但得到了信号在加噪前后的星座图、眼图，而且在信噪比变化条件下,得到了16QAM系统的误码率。最后，在简单做了一个2DPSK系统仿真之后，将它与16QAM系统进行了比较，并得出了16QAM是一种相对优越的调制解调系统这一结论。关键词：QAM ；SIMULINK ；仿真； 2DPSK ；误码率

目录

摘要....................................................................... I 第1章绪论.. (1)

1.1 QAM简介 (1)

1.2 SIMULINK (1)

1.3 SIMULINK与通信仿真 (2)

第2章正交振幅调制 (3)

2.1 MQAM信号的星座图 (3)

2.2 16QAM的调制解调原理 (5)

2.3 16QAM的改进方案 (6)

第3章 16QAM调制解调系统实现与仿真 (8)

3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真 (10)

3.1.1 信号源 (10)

3.1.2 串并转换模块 (10)

3.1.3 2/4电平转换模块 (11)

3.1.4 其余模块 (13)

3.1.5 调制系统的实现 (14)

3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真 (15)

3.2.1 相干解调 (15)

3.2.2 4/2电平判决 (16)

3.2.3 并串转换 (18)

参考文献 (21)

第1章绪论

1.1 QAM简介

在现代通信中，提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。近年来，随着通信业务需求的迅速增长，寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用。在移动通信中，随着微蜂窝和微微蜂窝的出现，使得信道传输特性发生了很大变化。过去在传统蜂窝系统中不能应用的正交振幅调制也引起人们的重视。QAM数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB 网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。

作为国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式之一，正交振幅调制（QAM）在移动通信中频谱利用率一直是人们关注的焦点之一，随着微蜂窝（Microcell）和微微蜂窝（Picocell）系统的出现，使得信道的传输特性发生了很大变化，接收机和发射机之间通常具有很强的支达分量，以往在蜂窝系统中不能应用的但频谱利用率很高的WAM已引起人们的重视，许多学者已对16QAM及其它变型的QAM在PCN中的应用进行了广泛深入地研究。

1.2 SIMULINK

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

1.3 SIMULINK与通信仿真

仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来推断原系统的性能，从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法。

实际的通信系统是一个功能结构相当复杂的系统，对于这个系统作出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。而Simulink作为Matlab提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包，提供了仿真所需的信源编码、纠错编码、信道、调制解调以及其它所用的全部库函数和模块。可见，不管对任何复杂的通信系统，用Simulink对其仿真都是一个不错的选择。

第2章 正交振幅调制

2.1 MQAM 信号的星座图

MQAM 信号表示式可写成 )sin cos (2)(t w B t w A T t S c i c i B MQAM +=

（2.1) 其中，Ai 和Bi 是振幅，表示为

?

??-±=-±=)12()12(j Bj i Ai (2.2) 其中，i,j=1,2,…，L ，当L=1时，是4QAM 信号；当L=2时，是16QAM 信号；当L=4时，是64QAM 信号。选择正交的基本信号为 ???

????==t w T t t w T t c B c B sin 2)(cos 2)(21?? (2.3) 在信号空间中MQAM 信号点

???

? ??=j i ij B A S (i,j=1,2,…,L) (2.4)

图2.1是MQAM 的星座图，这是一种矩形的MQAM 星座图。

图2.1 MQAM 信号星座图 为了说明MQAM 比MPSK 具有更好的抗干扰能力，图2.2示出了16PSK 和16QAM 的星座图，这两个星座图表示的信号最大功率相等，相邻信号点的距离d1，d2分别为： 2DPSK A A d 39.016sin 21=≈π

， 16QAM A M d 47.01162122=-=-≈。

结果表明，d2>d1，大约超过1.64dB 。合理地比较两星座图的最小空间距离应该是以平均功率相等为条件。可以证明，在平均功率相等条件下，16QAM 的相邻信号距离超过16PSK 约4.19dB 。星座图中，两个信号点距离越大，在噪声干扰使信号图模糊的情况下，要求分开两个可能信号点越容易办到。因此16QAM 方式抗噪声干扰能力优于16PSK 。

图2.2 16QAM和16PSK的星座图

MQAM的星座图除正方形外，还有圆形、三角形、矩形、六角形等。星座图的形式不同，信号点在空间距离也不同，误码性能也不同。MQAM和MPSK在相同信号点数时，功率谱相同，带宽均为基带信号带宽的2倍。

2.2 16QAM的调制解调原理

MQAM的调制解调框图如图2.3所示。在发送端调制器中串/并变换使得信息速率为Rb 的输入二进制信号分成两个速率为Rb/2的二进制信号，2/L电平转换将每个速率为Rb/2的二进制信号变为速率为Rb/（2lbL）的电平信号，然后分别与两个正交载波相乘，再相加后即得MQAM信号。在接收端解调器中可以采用正交的相干解调方法。接受到的信号分两路进入两个正交的载波的相干解调器，再分别进入判决器形成L进制信号并输出二进制信号，最后经并/串变换后得到基带信号。

MQAM调制

MQAM的解调

图2.3 MQAM调制解调框图

2.316QAM的改进方案

为了适应不同的需要，QAM有一些改进方案，如正交部分响应幅度调制（MQPR）、非线性正交振幅调制（NLA-QAM）、叠加式正交振幅调制（SQAM）等，还可以把QAM调制与信道编码技术结合起来设计，取得最优的可靠性和有效性，这种技术称为网格编码调制（TCM）。

1.MQPR调制

这是一种在多电平正交调制中，上下两支路的同相和正交基带信号都用部分响应信号（通常采用第Ⅰ类和第Ⅳ类部分响应）的调制方式。QPR与QAM相比，在相同信息传输速率条件下，严格带宽受限的QPR优于QAM。

2.NLA-QAM调制

QAM信号在进行传输之前，还要进行功率放大，而高效的功率放大是非线性的功率放大器，故而需考虑非线性对QAM的特性没有明显的影响措施，这就是NLA-QAM调制。

NLA-QAM信号的产生方法与QAM不相同，但解调的方法与QAM完全一样。

3.SQAM调制

QAM调制信号在码元转换时刻有相位跳变的时刻，旁瓣分量比连续相位的调制信号要高。要改善QAM的频谱特性，应改善其基带波形以平滑码元转换时的相位变化，SQAM就是从这个角度提出的。

SQAM的基本脉冲波形是由两个宽度为TB的升余弦波形与一个宽度为2TB的升余弦波形叠加而成。采用正交调制方式时，在下支路要延时TB/2，并且上下两支路放大倍数相差60dB。SQAM信号的功率谱与QAM相比，旁瓣分量得到有效地抑制。

第3章 16QAM 调制解调系统实现与仿真

前面两章简单介绍了16QAM 的调制解调和SIMULINK 的工作原理，下面本文将用MATLAB 数学软件中的SIMULINK 模块实现16QAM 调制、解调通信系统，并进行仿真。由第二章MQAM 的调制解调原理可以得出，16QAM 的调制解调框图如下所示：

串/并转换2/4电平转

换2//4电平转

换

LPF LPF 相加LPF LPF 4/2电平抽

样判决

4/2电平抽样判决并/串转换

输入输出Rb/2

Rb/2cos c w t

cos c w t sin c w t sin c w t

图3.1 16QAM 的调制解调框图

由图3.1可以知道，16QAM 的调制解调原理比较简单，接下来，我们将通过调制与解调两大模块来介绍SIMULINK 下16QAM 的仿真结果，并且将对仿真结果作出分析并对系统进行一定的优化，从而获得较好的系统模型。下页为本次仿真的系统总体框图：

图3.2 仿真总体框图

3.1 16QAM 调制模块的模型建立与仿真

通过对图3.1中16QAM 调制原理框图的分析，16QAM 一个码元所携带的信息为M 2log 即4bit ，是一般基带数字调制（QPSK ）码元携带信息量的2倍。而且16QAM 调制是由两路相互独立的信号进行调制，一个16QAM 码元宽度是基础信号的2倍。以下我将对系统仿真框图中的各模块进行简单的介绍：

3.1.1 信号源

本次仿真在信号源部分采用了伪随机序列发生器，由于系统要求基带信号码元速率19.2kbps ，则本序列发生器的基本参数设置如下：

Generator polynomial:[1 0 0 0 0 1 1]

Initial states:[0 0 0 0 0 1]

Output mask vector:0

Sample time:1/19200

Output data type:double

3.1.2 串并转换模块

由于系统仿真总框图涉及模块较多，为不失美观同时又能显的浅显易懂特将串并转化作成一个单独子系统而嵌入总系统中。该子系统内部框图如下所示：

图3.3 串并转换模块

由图可知，本子系统有一个输入端口和两个输出端口。系统首先将输入的伪随机序列分成两路并将其中的一路直接按整数因子2抽取，然后进行一个单位的延时，这样便得到了原随机序列的奇数码元；对于另外一路则先进行延迟然后下采样便可得到原序列的

偶数码元，至此串并转换也是结束了。

假设输入In1: 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1

则有 Out1: 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 Out2: 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

实际运行中各路信号图形如下所示，图中从上往下依次是串行输入、并行输出1和并行输出2的波形。由图可以得出经串并转换之后，并行输出的每一路码元传输速率降为了原来的一半，这也正是实际运应中所要求的。和假设不同的是每一路输出信号前边都多了一个0码元单位，这是由于延迟模块所造成的。当然它们在这里同时被延迟了一个单元，但对后面各种性能的研究是不会造成影响的。各路串并转换图如下所示：

图3.4 串并转换各路信号图

3.1.3 2/4电平转换模块

对于2/4电平的转换，其实是将输入信号的4种状态（00,01,10,11）经过编码以后变为相应的4电平信号。这里我们选择的映射关系如下表所示：

表3-1 2/4电平映射关系表

映射前数据电平/V

00 -3

01 -1

10 1

11 3

根据以上映射关系，我们可以很容易的找出它们之间的一个数学关系。这里输入信号为两路二进制信号，假设它们是ab，则在a=1时让它输出一个幅度为2的信号，当a=0时输出幅度为-2的信号。同理当b=1是让它输出一个幅度为1的信号，当b=0时输出幅度为-1的信号。如此一来便可以得到下面的结果：

当ab=00时输出： y=-2 + -1=-3；

ab=01时 y=-2 + 1=-1；

ab=10时 y=2 + -1 =1；

ab=11时 y=2 + 1 =3；

由上所示我们可以得出：再设计2/4电平转换模块的时候，我们需要先将输入信号再次进行串并转换，每路信号做一个简单的判决，再用一个相加模块便可实现2/4电平的转换功能。具体模块如下所示：

图3.5 2/4 电平转换模块

以上模块中各点的信号图如下所示：

图3.6 2/4电平转换模块各点波形

上图中第一行为输入信号，第二三行分别为经串并转换后的两行信号，最后为输出4电平信号。观察各行波形可以得出：

输入：0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 并行1： 0 0 0 1 0 0 1 1 1

并行2： 0 1 0 0 1 1 0 1 0

输出： -3 -1 -3 1 -1 -1 1 3 1

比较各行波形可以发现这个模块已经很好的实现了2/4电平的转换，这里4电平信号的码元传输速率已降为Rb/4。

3.1.4 其余模块

除以上所述的两个子系统外，调制阶段还包括正余弦信号发生器、加法器、乘法器、频谱示波器和离散时间信号发散图示波器等。由于系统要求载波频率为76.8KHZ ，所以两载波信号发生器的参数设置如下所示：

t w c cos ：Amlitude: 1 t w c sin ：Amlitude:1

Bias: 0 Bias: 0

Frequency （rad/sec ）:76800*2*pi Frequency(rad/sec)：76800*2*pi Phase(rad): pi/2 Phase(rad): 0

Sample time ：1/768000 Sample time ：1/768000

对于离散时间信号发散图示波器，这里我们又做了一个子系统如下图所示：

图3.7 离散时间信号发散图示波器

上图中先将两路正交的信号和成一个复信号后，经离散采样加入到了信号发散图示波器，这样就可以得到原始信号的星座图了。

3.1.5 调制系统的实现

将以上各模块、子系统按原理图进行连接，并对各模块参数进行相应的设定，便可实现其调制功能。进行仿真得到的调制输出波形和星座图分别如图3.8和图3.9所示。

图3.8 16QAM调制波形

上图中一三行为并行输出的两路四电平信号，二四行为一三行分别与正交载波相乘后所得的两路信号。第五行为它们的和信号，也即为最终调制信号，至此16QAM信号的调制也就结束了。

图3.9 16QAM的星座图

3.2 16QAM解调模块的模型建立与仿真

16QAM解调原理框图如图3.1所示，解调器实现的核心在于4/2电平判决模块及并串转换模块。在本次仿真中，载波恢复输出的同频同相波是直接由调制模块中的载波提供的，也就是说在仿真实验中并没有做载波恢复。

3.2.1 相干解调

系统先前所得的16QAM调制信号通过高斯白噪声信道以后便可以解调了。本文所采用的解调器原理为相干解调法，即已调信号与载波相乘，送入到低通滤波器，其对应原理图中信号输入并与载波相乘后通过LPF的部分，输出送入到判决器判决，在这里，低通滤波器的设计很重要，在Simulink中提供了一些滤波器，我们可以加以利用，但它的参数设定对后续判决产生误差有很大关系，所以要对该滤波器的参数设定要慎重。在本文涉及的仿真中滤波器均选择贝塞尔低通滤波器。这里对LPF的参数设定如下，而输出波形如图4.10所示。

Desige method : Bessel

Filter type : Lowpass

Filter order: 8

Pass edge frequency (rad/s) : 15360*2*pi

图3.10 输出波形图

上图中，一三行为调制波与载波相乘的结果，二四行分别为它们经过低通滤波器后所得的波形。

3.2.2 4/2电平判决

由于前面采用的是模拟低通滤波器，所以在4/2电平判决之前得到的是一个模拟的4电平信号。之后要想得到2电平的数字信号，需经一系列的抽样、量化和编码。这里我们

再次使用了子系统这一概念，如下图所示：

图 3.11 4/2电平转换模块

上图中，对模拟信号做了常数为2的增益后，让其通过了一个量化编码器，再通过离

散采样以后便得到了标准的4电平数字信号。然后信号被分为两路，分别进行量化编码后

得到了两路二进制信号，最后经串并转换得到了最终结果。此处三个量化编码器的参数设

置如下所示：

幅度调制与解调

幅度调制与解调实验 一、实现目的 1、通过本次实验，起到理论联系实际的作用，将理论课中学到的调幅、检波电 路的分析方法用到实验电路的分析和实验结果的分析中，使理论真正地用在实际电路中，落到实处。要求学生必须从时域、频域对调制和解调过程中信号的变换分析清楚。 2、本次采用的实验电路既能实现普通调幅，又能实现双边带调幅，通过实验更 进一步理解普通调幅（AM）和双边常调幅（DSB）在理论上、电路中的联系和区别。 3、实验中所测量的各种数据、曲线、波形是代表电路性能的主要参数，要求理 解参数的意义和测量方法，能从一组数据中得出不同的参数并衡量电路的性能。 二、实验仪器 1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台 2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台 3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台 4、实验电路板自制 1块 三、实验电路及原理 1、实验电路介绍 实验所采用的电路为开关调幅电路，如图所示。既能实现AM调制，又能实现DSB调制，是一种稳定可靠，性能优良的实验电路，其基本工作原理是：调制信号经耦合电容C1输入与电位器输出的直流电压叠加，分别送到同相跟随器U1A 和反相跟随器U1B，这样在两个跟随器的输出端就得到两个幅度相等，但相位相反的调制信号（U+和U-）。再分别送到高速模拟开关的两个输入端S1和S2，由开关在两个信号之间高频交替切换输出（由载波控制），在输出端就得到调幅波，通过调整电位器可以改变直流电压达到改变调制度m，当电位器调到中心位置时就得到了双边带的调幅信号。放大器为高精度运放AD8552，开关为二选一高速CMOS模拟开关ADG779。另外，为防止实验过程中由于调制信号幅度过大而损坏电路，特加了保护二极管D1、D2；由于运算放大器和模拟开关是单电源轨至轨型，只能单5V供电，在使用时所有信号是叠加在2.5V直流电平上的，电路中R7、R8就是提供该直流偏置电平的，R12、R13、T1是用来抵销直流电平的，以免对检波电路产生影响；R8、C5、C7、L1和R9、C6、C8、L2起到导通直流和低频信号、阻止高频信号的作用，防止开关泄露的高频载波信号对运算放大器产生影响；高频载波信号（1MHz,方波）由有源晶体振荡器X1产生。 幅度解调电路是一个二极管峰值包络检波器，输入的调幅波经二极管D3检波，由电阻电容C15、R15、C17交流耦合，输出解调信号。在该电路中通过跳线JP1、JP2可以接入或断开C16、R16来改变滤波回路的时间常数，加大滤波回路的时间常数时，可以观察到惰性失真（也叫对角失真），通过JP2、JP3可以接入或

GFSK的调制解调原理

G F S K的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK(GaussfrequencyShiftKeying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency-shiftkeying)。但FSK带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特 另一部分则加在PLL的主分频器一端（基于PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO进行分频）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量,不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。

利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调

课程设计论文 姓名：姜勇 学院：机电与车辆工程学院 专业：电子信息工程2班 学号：1665090208

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利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调 专业：电子信息工程（2）班姓名：姜勇学号：1665090208 一、设计摘要： 现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对正弦信) fπ =进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB中 t sin( (t 40 ) 显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB 中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。本文采用MATLAB对信号的幅度进行调制和解调。 二、关键词：幅度、调制、解调、 MAT LAB 三、设计内容 1. 调制信号 调制信号是原始信息变换而来的低频信号。调制本身是一个电信号变换的过程。调制信号去改变载波信号的某些特征值（如振幅、频率、相位等），导致载波信号的这个特征值发生有规律的变化，这个规律是调制信号本身的规律所决定的。 1.1 matlab实现调制信号的波形 本设计的调制信号为正弦波信号) fπ =，通过matlab仿真显示出其波形图 t (t sin( ) 40 如图1-1所示

9振幅调制与解调详解

9 振幅调制与解调 9.1.1 概述 为什么要调制？◆信号不调制进行发射天线太长，无法架设。 ◆ 信号不调制进行传播会相互干扰，无法接收。 调制的必要性：可实现有效地发射，可实现有选择地接收。 调制按载波的不同可分为脉冲调制、正弦调制和对光波进行的光强度调制等。 按调制信号的形式可以分为模拟调制和数字调制。调制信号为模拟信号的称为模拟调制，调制信号 为数字信号的称为数字调制。 正弦波调制有幅度调制AM 、频率调制FM 和相位调制PM 三种基本方式，后两者合称为角度调制。 调制是一种非线性过程。载波被调制后将产生新的频率分量，通常它们分布在载波频率的两边，并占有一定的频带。 几个基本概念：⒈ 载波：高频振荡波； ⒉ 载频：载波的频率 ⒊ 调制：将低频信号“装载”在载波上的过程。即用低频信号去控制高频振荡波的某 个参数，使高频信号具有低频信号的特征的过程； ⒋ 已调波：经调制后的高频振荡波； ⒌ 解调：从已调信号中取出原来的信息；⒍ 调制信号：低频信号（需传送的信息）。 ? 模拟调制有以正弦波为载波的幅度调制和角度调制。 ? 幅度调制，调制后的信号频谱和基带信号频谱之间保持线性平移关系，称为线性幅度调制。 （振幅调制、解调、混频） ? 角度调制中，频谱搬移时没有线性对应关系，称为非线性角度调制。（频率调制与解调电路） ⒈ 什么是调幅？定义 ：载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化，称为振幅调制，简称调幅（AM ） 实现调幅的方法有：低电平调幅和高电平调幅。 ◆低电平调幅：调制过程是在低电平进行，因而需要的调制功率比较小。有以下两种： 1.平方律调幅：利用电子器件的伏安特性曲线平方律部分的非线 性作用进行调幅。 2.斩波调幅：将所要传输的音频信号按照载波频率来斩波，然后 通过中心频率等于载波频率的带通滤波器，取出调幅成分。 ◆高电平调幅：调制过程是在低电平进行， 通常在丙内放大器中进行。 1.低集电极（阳极）调幅； 2.基极（控制栅极）调幅： 图0普通调幅电路模型 ? 普通调幅（AM ）：含载频、上、下边带 ? 双边带调幅（DSB ）：不含载频 ? 单边带调幅（SSB ）：只含一个边带 ? 残留单边带调幅（VSB ）：含载频、一个边带 9.1.2 检波简述 检波过程是一个解调过程，它与调制过程正相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。 由频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图9.1.2所示(此图为单音频 调制的情况)。检波过程也是要应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，振幅调制过程： AM 调制 DSB 调制 SSB 调制 解调过程 包络检波 (非相干）： 同步检波 （相干）： 峰值包络检波 平均包络检波 乘积型同步检波 叠加型同步检波

AM幅度调制解调-(4712)

3.1.1幅度调制的一般模型 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3-1所示。 图 3-1 幅度调制器的一般模型 图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表 达式分别为 （ 3-1） （ 3-2） 式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。 由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化； 在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的， 因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。 在图 3-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM ）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC ）、单边带调制（SSB）和残留边带 调制（ VSB ）信号等。 3.1.2常规双边带调幅（AM） 1. AM 信号的表达式、频谱及带宽 在图 3-1中，若假设滤波器为全通网络（相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（ ＝ 1），调制信号叠加直流后再与载波AM）信号。 AM 调制器模型如图3-2所示。

图3-2 AM 调制器模型 AM 信号的时域和频域表示式分别为 （ 3-3） （ 3-4） 式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为 0，即。点此观看AM 调制的 Flash； AM信号的典型波形和频谱分别如图3-3（ a）、（ b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。显然，调制信号的带宽为。 由图 3-3（ a）可见， 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。 由 Flash 的频谱图可知， 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，它的带宽为基带信号带宽的两倍， 即 （3-5）

GFSK的调制解调原理

GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器

利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调讲解

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调 专业、班级学号姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 利用MATLAB对正弦信号) t (t fπ =进行双边带幅度调制，载波信号频率为 40 sin( ) 100Hz，首先在MATLAB中显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。然后对已调信号解调，并比较解调后的信号与原信号的区别。基本要求： 1、掌握利用MATLAB实现信号幅度调制与解调的方法。 2、利用MATLAB实现对常用连续时间信号的可视化表示。 3、验证信号调制的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。 4、加深对信号解调的理解。 主要参考资料： 1、陈后金. 信号与系统[M].北京：高等教育出版社，2007.07. 2、张洁.双边带幅度调制及其MATLAB 仿真[J].科技经济市场，2006.9 完成期限：2013.6.24—2013.6.28 指导教师签名： 课程负责人签名： 2013年6月21日

利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调 摘要 现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。本设计主要研究内容是利用MATLAB 实现对正弦信) t =进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB fπ ) 40 sin( (t 中显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。本文采用MATLAB对信号的幅度进行调制和解调。 关键词幅度、调制、解调、MAT LAB

FM调制解调原理

频率调制信号的表示式为：()cos[()]t m c S t A t kfm d ωττ-∞ =+ ? 其中，kf 为 调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。 调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示 其中鉴频器包括微分电路和包络检波。 在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB 里自带的函数diff 。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。 下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。

下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。 而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需

要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。

下面是语音信号调制解调的时域频域图。观看频谱可以看到调制信号的频谱相对于输入信号，发生了频谱搬移，还有在fc处多了一个冲激。 另外还有一个需要注意的问题，读入语音信号时所输入的路径必须和存放语音信号的路径相同。否则无法打开。 参考文献： [1]樊昌信，曹丽娜。通信原理。国防工业出版社。 [2] Santosh, the LNM IIT Jaipur (India).陈丽丹。FM调制解调系统设计与仿真

(完整版)振幅调制与解调习题及其解答

振幅调制与解调练习题 一、选择题 1、为获得良好的调幅特性，集电极调幅电路应工作于 C 状态。 A ．临界 B ．欠压 C ．过压 D ．弱过压 2、对于同步检波器，同步电压与载波信号的关系是 C A 、同频不同相 B 、同相不同频 C 、同频同相 D 、不同频不同相 3、如图是 电路的原理方框图。图中t t U u c m i Ω=cos cos ω；t u c ωcos 0= （ C ） A. 调幅 B. 混频 C. 同步检波 D. 鉴相 4、在波形上它的包络与调制信号形状完全相同的是 （ A ） A ．AM B ．DSB C ．SSB D ．VSB 5、惰性失真和负峰切割失真是下列哪种检波器特有的失真 （ B ） A ．小信号平方律检波器 B ．大信号包络检波器 C ．同步检波器 6、调幅波解调电路中的滤波器应采用 。 （ B ） A ．带通滤波器 B ．低通滤波器 C ．高通滤波器 D ．带阻滤波器 7、某已调波的数学表达式为t t t u 6 3102cos )102cos 1(2)(??+=ππ，这是一个（ A ） A ．AM 波 B ．FM 波 C ．DSB 波 D ．SSB 波 8、AM 调幅信号频谱含有 （ D ） A 、载频 B 、上边带 C 、下边带 D 、载频、上边带和下边带 9、单频调制的AM 波，若它的最大振幅为1V ，最小振幅为0.6V ，则它的调幅度为( B ) A ．0.1 B ．0.25 C ．0.4 D ．0.6 10、二极管平衡调幅电路的输出电流中，能抵消的频率分量是 ( A ) A ．载波频率ωc 及ωc 的偶次谐波 B ．载波频率ωc 及ωc 的奇次谐波 C ．调制信号频率Ω D ．调制信号频率Ω的偶次谐波 11、普通调幅信号中，能量主要集中在 上。 ( A ) A ．载频分量 B ．边带 C ．上边带 D ．下边带 12、同步检波时，必须在检波器输入端加入一个与发射载波 的参考信号。 ( C ) A ．同频 B ．同相 C ．同幅度 D ．同频同相 13、用双踪示波器观察到下图所示的调幅波，根据所给的数值，它的调幅度为 （ C ）

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)

7幅度调制与解调

幅度调制与解调 一、 实验目的 (1) 了解集成模拟乘法器的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。 (2) 掌握用集成模拟乘法器实现调幅与解调的方法。 二、 实验原理 调幅是指载波的幅度随调制信号的变化规律而变化，而其角频率和初相位均 为常数；而解调则是从调幅波中取出低频信号。 * 设载波电压为U c = U c cos c t ，调制电压为u 「二U^COS" t ，通 常满足 f 1 o 根据定义，已调信号的振幅随调制信号 u ■，线性变化，由此 可得振幅调制信号振幅U m (t) U m (t) = U c AU c (t^U c k a U 。 =U c + k a U 。cos 。t = U c (V mcos 。t) 调幅度(调制度): 可得调幅信号的表达式 U AM (t) = U m (t)cos c 二 U c (1 mcos 1 t)cos c k a 又称为调制灵敏度 U c U c

m .1时，U M（t）会出现负值，导致调幅波会反相，包络将不能反应调制信号的变化，这为 过调制现象。实际过调幅波形往往如图（e），无法解调，且占据频带很宽，因此在标准幅 度调制中，不允许出现过调，要求m乞1。 用MC1496集成电路构成的调幅与解调电路图如下图所示。 图中W1用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电（+ 12V，- 8V ），所以5脚偏置电阻R15接地。电阻R i、R2、R4、R5、R6为器件提供静态偏置电压， 保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在 U1 - U4的输入端，即引脚& 10 之间；载波信号U c经高频耦合电容C1从10脚输入，C2为高频旁路电容，使8脚交流接 地。调制信号加在差动放大器 U5、U6 的输入端，即引脚1、4之间，调制信号U「经低频偶 合电容E1从1脚输入。2、 3脚外接1k「电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大， 线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两级电极（即 引出脚& 12之间）输出。 调制电路 SSB

FSK调制解调原理及设计

一．2FSK 调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。 2、2FSK 信号的频谱特性： 由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即 2FSK 信号带宽为 s s F S K R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。 二．2FSK 解调原理： 仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下 M 信号非相干检测解调框图 当k=m 时检测器采样值为： 当k ≠m 时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。 其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差 对于平方律检测器而言，即先计算平方包络

信号的幅度调制和解调(DOC)

本科学生实验报告 学号114090315姓名李开斌 学院物电学院专业、班级11电子 实验课程名称数字信号处理（实验） 教师及职称李宏宁 开课学期2013 至 2014 学年下学期填报时间 2014 年 6 月 4 日 云南师范大学教务处编印

实验序号 11 实验名称 信号的幅度调制和解调 实验时间 2014年6月4日 实验室 同析3栋313 一．实验预习 1．实验目的 加深信号幅度调制与解调的基本原理，认识从时域与频域的分析信号幅度调制和解调的过程掌握信号幅度调制和解调的方法，以及信号调制的应用等。 2．实验原理、实验流程或装置示意图 实验原理： 连续时间信号的幅度调制与解调是通信系统中常用的调制方式，其利用信号的傅里叶变换的频移特性实现信号的调制。 2.1 抑制载波的幅度调制与解调 对消息信号x(t)进行抑制载波的正弦幅度调制的数学模型为： ()()cos()c y t x t t ω= （3.1.1） 式中：cos()c t ω为载波信号； c ω为载波角频率。 若信号x(t)的频谱为()X j ω，根据信号傅里叶变换的频移特性，已调信号的y(t)的频谱为()Y j ω为： 1 ()[(())(())]2 c c Y j X j X j ωωωωω=++- （3.1.2） 设调制信号x(t)的频谱如图 3.1.1（a ）所示，则已调信号y(t)的频谱如图3.1.1(b)所示。可见，正弦幅度调制就是将消息信号x(t)“搬家”到一个更合适传输的频带上去。这种方法中已调信号的频带宽度是调制信号频带宽度的两倍，占用频带较宽。 在接收机端，通过同步解调的技术可以将消息信号x(t)恢复，这可经由 01 ()()cos()()[1cos(2)]2 c c x t y t t x t t ωω== + 11 ()()cos(2)22 c x t x t t ω= + （3.1.3）

AM幅度调制解调

3.1.1 幅度调制的一般模型 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3-1所示。 图3-1 幅度调制器的一般模型 图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为 （3-1） （3-2） 式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。 由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。 在图3-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。 3.1.2 常规双边带调幅（AM） 1. AM信号的表达式、频谱及带宽 在图3-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是。AM调制器模型如图3-2所示。

图3-2 AM调制器模型 AM信号的时域和频域分别为 （3-3） （3-4） 式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。点此观看AM调制的Flash； AM信号的典型波形和频谱分别如图3-3（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。显然，调制信号的带宽为。 由图3-3（a）可见，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。 由Flash的可知，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，它的为基带信号带宽的两倍，即 （3-5）

振幅调制与解调multisim仿真

课程设计任务书 学生：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 振幅调制与解调 初始条件： 振幅调制与解调原理，Multisim软件 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据振幅调制与解调的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。（2）设计要求 ①惰性失真测试； ②负峰切割失真的测试； ③检波器电压系数的测试； 时间安排： 1、2014 年11月17 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2014 年11月17 日，查阅相关资料，学习基本原理。 3、2014 年11月18 日至2014 年11月20日，方案选择和电路设计。 4、2014 年11月20 日至2014 年11月21日，电路仿真和设计说明书撰写。 5、2014 年11月23 日上交课程设计报告，同时进行答辩。 课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要 本文是振幅调制与解调的原理分析与multisim仿真实现，其中包括其调制与解调的基本原理、数学定义、电路框图、仿真原理、仿真波形及其在现代通信领域的重要性，其中详细讲述了电压调制系数的定义、计算、及其对调制与解调结果的影响，最后对解调的两种失真，惰性失真和负峰切割失真，进行了深入的分析并给出了减小这种失真的办法。 关键字：振幅调制，AM信号解调，multisim仿真。

Abstract This paper is the principle of amplitude modulation and demodulation analysis and multisim simulation implementation, including its basic principle of modulation and demodulation, mathematical definition, circuit diagram and simulation principle and simulation waveform and its importance in the field of modern communications, the definition and calculation of voltage modulation coefficient is described in detail, and its effect on the result of the modulation and demodulation, the last of demodulation of the two kinds of distortion, inert distortion and negative peak cutting distortion, carried on the thorough analysis and the way to minimize this distortion is given. Key words: amplitude modulation, AM signal demodulation, multisim simulation.

幅度调制与解调实验报告

信号幅度调制与解调实验 一. 实验目的 1. 通过本实验熟悉信号的幅值调制与解调原理。 2. 了解信号调制与解调过程中波形和频谱的变化，加深对调制与解调的理解。 二. 实验原理 在测试技术中，信号调制与解调是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理方法，主要是为了解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。设测量信号为)(t x ，高频载波信号为)2cos()(φπ+=ft t z 。信号调制过程就是将两者相乘，调幅波信号为： (1) 信号解调就是将调幅波信号再与高频载波信号相乘，有： )4cos()()(2cos )()(212t f t x t x t f t x t y z z m ππ+ == (2) 信号由x(t)和2倍载波频率的高频信号两部分组成，用低通滤波器滤除信号中的高频部分就可以得到测量信号x(t)，这种方法称为同步解调。 图1 信号的幅度调制与同步解调过程 实际中调制与解调在不同的设备上实现，载波频率可以严格一致，但相位很难同步，式(2)变为： )2cos()2cos()()(φππ+=t f t f t x t y z z m (3) 解调过程与同步解调类似，但必须保证x(t)为正信号；对双极性的测量信号x(t)，则用一个偏置电平将信号抬高为单极性的正信号，然后再进行调制与解调处理，故称为偏置调制。 图2 测量信号的偏置处理

三. 实验内容 1.信号的同步调制与解调观察。 2.信号的偏置调制和过调失真现象观察。 3.信号调制中的重迭失真现象观察。 四. 实验仪器和设备 1. 计算机1台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套 3. 打印机1台 五. 实验步骤 1.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。 2.在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“信号的同 步调制与解调实验”，建立实验环境，观察信号与调制与解调过程中的信号波形变化。 图3信号同步调制与解调实验 3.在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“信号的偏 置调制与解调实验”，建立实验环境，观察偏置调制与解调过程中的信号过调失真。 图4 信号同步调制与解调实验 4.在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“信号载波 频率对调制解调影响实验”，建立实验环境，观察调制与解调过程中的信号重迭失真。

第五章振幅调制与解调

第五章 振幅调制与解调 5.1振幅调制的基本概念 一.调制的基本概念 调幅 调频 调相 二.AM 信号分析 1．数学表达式及波形 为了便于分析，首先假设调制信号是一个单一频率的余弦信号u Ω=U Ωmcos Ωt 。载波u C =U Cm cos ωC t ，载波的角频率Ωc >>Ω。普通调幅波的表示式为 u AM =U m0(1+m a cos Ωt)·cos ωC t (5.1―1) 其中 K 为比例常数，m a 为调幅度。普通调幅波时域波形如5.2所示。由图可见，已调波振幅变化的包络与调制信号的变化规律相同，这就说明调制信号已被寄载在已调波的幅度上了。调幅度m a 通常都小于1，最大等于1。若m a 大于1，已调波振幅变化的包络就不同于调制信号，这是不允许的。根据式(5.1―1)可以画出形成普通调幅波的框图，如 图5.1所示。 图5.1 普通调幅波形成框图 1M m a m K U m U Ω= ≤ C )

图5.2 载波、调制信号和已调波的波形 (a)载波；(b)调制信号；(c)已调波 2.AM 信号的频谱及带宽 把普通调幅波的表示式展开，可以得到普通调幅波的各个频谱分量。式(5.1―1)的展开式为 上式中包含有三个频率成分，即载波频率ωC 、载波与调制信号的和频ωC +Ω、差频ωC -Ω。调制信号u Ω、载波u C 和已调波u AM 的频谱如图5.3所示。 图5.3 AM 调制的频谱关系 (b ) (c ) (a ) C －C ＋000cos cos()cos()22 a m a m AM m C C C m U m U u U t t t ωωω=+ +Ω+-Ω0

利用matlab实现信号幅度的调制与解调

第一章 调制解调的基本原理 第一节 调制的基本原理 “调制”就是使信号f(t)控制载波的某一个或某些参数（如振幅、频率、相位等），是这些参数按照信号f(t)的规律变化的过程。载波可以是正弦波或脉冲序列。以正弦型信号作载波的调制叫做连续波调制。调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。 对于连续波调制，已调信号可以表示为 ())(cos )()t (t ot t A ?ω?+= 它有振幅频率和相位三个参数构成。改变三个参数中的任何一个都可以携带同样的信息。因此连续波的调制可分为调幅、调相、和调频。 调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形势辐射的较高范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。 按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。 振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变，它的振幅却是变化的。其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。它的振幅变化曲线称之为包络线，代表了要传递的信息。

第二节解调的基本原理 解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。调制过程是一个频谱搬移的过程，它将低频信号的频谱搬移到载频位置。如果要接收端回复信号，就要从已调信号的频谱中，将位于载频的信号频谱再搬回来。 解调分为相干解调和非相干解调。 相干解调是指为了不失真地恢复信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相。 非相干解调主要指利用包络检波器电路来解调的。包络检波电路实际上是一个输出端并接一个电容的整流电路。二极管的单向导电性和电容器的充放电特性和低通滤波器滤去高频分量，得到与包络线形状相同的音频信号，见图1.2.3 。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。 图1.2.1包络检波器电路及检波过程

幅度调制和解调汇总

数字信号与处理幅度调制和解调 学生姓名 学号

实验三 一、实验目的 了解几种基本的调制解调原理，掌握用数字信号处理的方法实现模拟电路中信号的调制与解调的方法。通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机验证实现，从而加深理解，建立概念。 二、基本要求 1．了解调制解调的原理 2. 会用Matlab实现各种不同的幅值调制 3. 会用Matlab实现包络检波和同步检波 4. 学会通过公式推导以及实验结果分析，验证调制解调前后信号的频谱变化 三、实验内容 1．利用Matlab实现信号的调制，过调制，欠调制等状态 2．用高频正弦信号分别实现对（1）低频周期方波信号，（2）低频正弦信号（3）低频周期三角波信号的调制，观察调制后频率分布状态，实现抑制载波的幅度调制。 3．设计实验，实现含有载波的幅度调制。观察调制和解调的结果，与抑制载波的幅度调制有何不同。 4．设计实验，观察待调制波信号幅度变化对调幅系数的影响。 5．模拟峰值检测（包络检波）电路中的二极管的功能。 6．了解峰值检波（包络检波）的原理，并编程实现。 7．了解同步检波的原理，并编程实现。 四、实验原理 1．幅度调制 用一个信号(称为调制信号)去控制另一个信号(称为载波信号)，让后者的某一特征参数如幅值、频率、相位，按前者变化的过程，就叫调制。 调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等），常常要在发信端对原始信号进行调制，

得到便于信道传输的信号，然后在收信端完成调制的逆过程──解调，还原出原始信号。 用来传送消息的信号叫作载波信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号叫作已调信号。用调制信号控制载波的参数，使之随调制信号而变化，就可实现调制。 受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。前者是模拟信号，后者是数字信号。 调制是一种非线性过程。载波被调制后产生新的频率分量，通常它们分布在载频fC的两边，占有一定的频带，分别叫做上边带和下边带。这些新频率分量与调制信号有关，是携带着消息的有用信号。调制的目的是实现频谱搬移，即把欲传送消息的频谱，变换到载波附近的频带，使消息更便于传输或处理。 调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式，后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。 幅度调制是一种广泛使用的模拟调制方式。正弦载波幅度随调制信号而变化的调制，叫做正弦波幅度调制，简称调幅(AM)。它是用低频调制电压去控制高频载波信号的幅度，如下图所示。调幅的技术和设备比较简单，频谱较窄，但抗干扰性能差，广泛应用于长中短波广播、小型无线电话、电报等电子设备中。 图3-1 低频信号经高频载波信号调制波形图 既然高频载波的幅度随低频调制波而变，所以已调波同样随时间而变。即有 式中m是调幅波的调制系数(调幅度)。