基于Labview幅度調(diào)制

1、 國家電工電子實驗教學中心通信系統(tǒng)與原理實 驗 報 告 實驗題目： 基于LabVIEW的幅度調(diào)制 學 院：電子信息工程學院專 業(yè)： 通信1210班 通信1212班學生姓名： 學 號： 任課教師： 李純喜 李磊 實驗老師： 王琴 一、實驗任務： 本實驗的目的是根據(jù)理論課上學習的模擬調(diào)制（AM）相關(guān)知識，在LabVIEW平臺上完成一個AM演示程序，實現(xiàn)簡單的AM調(diào)制。目標是使學生初步了解圖形化的編程方式，并學習LabVIEW的操作以及基本模塊的使用和調(diào)試方法，為后續(xù)實驗奠定基礎。二、理論分析： 幅度調(diào)制（Amplitude Modulation，AM）是一種模擬線性調(diào)制方法。頻域上，已調(diào)信號頻譜是

2、基帶調(diào)制信號頻譜的線性位移；在時域上，已調(diào)波包絡與調(diào)制信號波形呈線性關(guān)系。AM調(diào)制的載波信號通常是高頻正弦波，作為載體來傳遞信源信號中的信息。調(diào)制結(jié)果是一個雙邊帶信號，中心是載波頻率，帶寬是原始信號的兩倍。調(diào)制信號的數(shù)學表達式為： （1.1）式中，是調(diào)制信號，其直流分量為，交流分量為；是載波信號，其為角頻率為、初始相位為的余弦信號。從式1.1我們能夠得出幅度調(diào)制的已調(diào)信號就是是和的乘積。為了實現(xiàn)能夠?qū)d波信號的幅度實現(xiàn)線性調(diào)制，應該包含直流分量來保證，也就是 （1.2）這樣的話才能夠保證的包絡完全在時間軸上方，如圖1所示。根據(jù)式（1.2），為避免產(chǎn)生“過調(diào)幅”現(xiàn)象而導致包絡檢波的結(jié)果嚴重失真，

3、因此定義一個重要參數(shù)：（1.3）式中，稱為調(diào)幅指數(shù)，或調(diào)幅深度；代表信源信號的最大幅值。一般不超過0.8。下面對AM調(diào)制在頻域上進行分析。對于式1.1，我們能夠直接通過傅里葉變換得到其頻域表達式，如式1.4所示。 (1.4)頻譜如圖2所示：載頻信號AM調(diào)制邊帶圖2 調(diào)幅信號頻譜由于軟件無線電的核心思想是對天線感應的射頻模擬信號盡可能地直接數(shù)字化，將其變?yōu)檫m合于數(shù)字信號處理器（DSP）或計算機處理的數(shù)據(jù)流，然后由軟件（算法）來完成各種各樣的功能，使其具有更好的可擴展性和應用環(huán)境適應性，故而對信源信號的各種調(diào)制與解調(diào)過程都是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的。三、實驗步驟：打開該VI，檢查已經(jīng)提供給你的前面板和程序框

4、圖。你需要在程序面板進行編程，以完成一個單音信號的幅度調(diào)制。在完成這個VI后，改變載波以及調(diào)制信號的幅度和頻率，能觀察到已調(diào)信號在時域和頻域上的變化。圖3展現(xiàn)了完成程序在運行時的前面板： 圖3 完成程序的前面板1）添加一個“正弦波形”控件，將“載波頻率”控件連接到其頻率輸入端，并將采樣信息中的“每秒采樣率”設置為10M、波形的采樣數(shù)設置為“300k”。再在面板上添加一個“Multiply.vi”控件，將第一個“正弦波形”控件的輸出和“載波頻率”控件相乘，輸出連接到“Carrier Signal”圖形顯示控件用來顯示載波信號。2）再添加一個“正弦波形”控件，采樣信息設置為與第一個控件相同，并將“

5、調(diào)制頻率”和“調(diào)制幅度”控件分別連接到頻率和幅值輸入端。3）添加兩個“轉(zhuǎn)換到動態(tài)數(shù)據(jù)”控件，分別將兩個“正弦波形”控件的輸出波形轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)。4）添加一個“Add.vi”控件和一個“Multiply.vi”控件，將第二個“正弦波形”控件轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出與“載波幅度”相加后再與第一個“正弦波形”控件轉(zhuǎn)換為動態(tài)數(shù)據(jù)后的輸出相乘。相乘后的輸出連接到“AM Modulated Signal (Time Domain)”圖形顯示控件，用來顯示調(diào)制后的AM信號的時域波形。5）添加一個“ FFT Power Spectrum and PSD.vi”控件，將4）中相乘后的輸出連接到“時間信號”輸入端，

6、并將“顯示為dB”輸入端設置為True。最后將控件的輸出連接到“AM Modulated Signal (Frequency Domain)” 圖形顯示控件，用來顯示調(diào)制后的AM信號的頻域波形。以下為可視化程序框圖：單擊運行按鈕來執(zhí)行你的VI，改變載波、調(diào)制幅值和頻率取值，查看這些參數(shù)對信號幅度調(diào)制過程的影響。四、結(jié)論及分析：我們小組按照要求的實驗步驟連接各個控件，并且改變載波、調(diào)制幅值和頻率取值，看到了這些參數(shù)對信號幅度調(diào)制過程的影響，下面是得到的其中圖像之一。五、遇到的問題及解決方法：AM調(diào)制相對來說FM調(diào)制更簡單，所以本次試驗過程中暫沒有遇到大問題六、擴展問題：1.幅度調(diào)制中為什么要抑制

7、載波？對于AM信號來說抑制載波的雙邊帶信號可以增加多少功效？在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，仍占據(jù)大部分功率，如果抑制載波分量的發(fā)送，就能夠提高功率效率，這就抑制載波雙邊帶調(diào)制DSB，簡稱雙邊帶調(diào)制（DSB）。DSB的調(diào)制效率為100%。2、簡述DSB、SSB、VSB的概念和實現(xiàn)方式。分析并比較DSB和SSB的抗噪聲性能。概念：均為幅度調(diào)制，AM是調(diào)幅，帶載波；DSB是抑制載波的調(diào)幅，可增加功率效率，但兩個邊帶均傳輸相同的信息；SSB單邊帶抑制了一個邊帶，相對DSB減少了一半帶寬，因此帶寬效率翻番，其中，抑制下邊帶的稱為USB，抑制下邊帶的稱為LSB，兩個邊帶也可以分別傳輸不同的信息，稱為

8、ISB；由于單邊帶實現(xiàn)上對濾波器要求較高，因此在此基礎上出現(xiàn)殘留邊帶，即VSB。實現(xiàn)方式：DSB：時域：SDSB(t) = m(t) cos t 頻域：SDSB(w) = 1/2M(w+ w0) + 1/2M(w- w0)SSB:時域：SLSB(t) =1/2m(t) cos wot +1/2m(t) sin wot頻域：SLSB(w) = SDSB * HL(w)VSB：時域：SVSB(t) =1/2m(t) cos wot +1/2m(t) sin wot頻域：SVSB(w) =1/2M(w+wo) +M(w-wo)*HVSB(w)DSB與SSB抗噪聲性能比較：從表面上看，DSB：G=2，

9、SSB：G=1，但不能說雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶一倍。 實際上，由于雙邊帶系統(tǒng)的帶寬DSB是單邊的2倍，故噪聲功率的輸入也大于2倍，盡管G相差2倍，兩者抵消。實際上，雙邊帶和單邊的抗噪性能是相同的。2.根據(jù)已學知識簡述幅度調(diào)制有哪些解調(diào)方式，它們的基本原理是什么，各有什么優(yōu)缺點？相干解調(diào)由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復出原始的調(diào)制信號優(yōu)缺點：相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個與調(diào)制器同頻同相位的的載波。如果同頻同相位條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復。但是若不考慮載波的恢復則得到的波形失真小。包絡檢波圖3-4為串聯(lián)型包絡檢波器的具體電路及其輸出波形

10、，電路由二極管D、電阻R和電容C組成。當RC滿足條件 時，包絡檢波器的輸出與輸入信號的包絡十分相近，即包絡檢波器輸出的信號中，通常含有頻率為wc的波紋，可由LPF濾除。包絡檢波法屬于相干解調(diào)法，其特點是：解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；解調(diào)電路簡單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號，大大降低實現(xiàn)難度。故幾乎所有的調(diào)幅（AM）式接收機都采用這種電路。 3、什么是門限效應？AM信號采用包絡檢波時為什么會產(chǎn)生門限效應？為什么相干解調(diào)不存在門限效應。門限效應，就是當包絡檢波器的輸入信噪比降低一個特定的數(shù)值后，檢波器的輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象。AM信號調(diào)制的是幅度，當幅度比較低的時候，是可以正常的，但一旦同幅度超過了某一級器件的最高電壓范圍時，就會發(fā)生削頂失真，信號越強，那么信號中位于最高輸出電壓的時間就越長，這種情況就叫信號的阻塞。噪聲與信號可以分開進行解調(diào)，而解調(diào)器輸出端總是單獨存在有用信號項。七、經(jīng)驗體會： （1）通過這次試驗，我們復習了以前學過的相關(guān)知識，了解了幅度調(diào)制中要抑制載波的原因，對于AM信號來說抑制載波的雙邊帶信號可以增加功效，復習了DSB、SSB、VSB的概念和實現(xiàn)方式，了解了DSB和SSB的抗噪聲性能； （2） 同時，通過本次試驗，我們更加了解了如何應用Labvie