基于malab的am調(diào)制與解調(diào)過(guò)程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于malab的am調(diào)制與解調(diào)過(guò)程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1模擬仿真實(shí)驗(yàn)通信電子路是一門(mén)關(guān)于系統(tǒng)介紹現(xiàn)代通信電路結(jié)構(gòu)原理和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的課程。實(shí)驗(yàn)是課堂的重要組成部分。通信系統(tǒng)的模擬仿真實(shí)驗(yàn)具有易實(shí)現(xiàn)、周期短、投資少、易對(duì)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到重視,并日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。目前已有將ADS、PSpice、EWB、SystemView等仿真工具,用于電子線路、通信原理等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。文章介紹基于MATLAB的EDA仿真,通過(guò)仿真,可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握通信系統(tǒng)知識(shí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。2matlab中的數(shù)值計(jì)算軟件介紹隨著通信系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度的不斷增加,傳統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要。MATLAB是美國(guó)Mathworks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件,它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體,構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。MATLAB汲取了當(dāng)今世界這些領(lǐng)域的最新研究成果,已經(jīng)成為從事科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)不可缺少的工具軟件。很多文章都是介紹如何利用MATLAB工具箱進(jìn)行不同通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真,本文介紹利用編程的方法實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這對(duì)于改進(jìn)教學(xué)效果,給學(xué)生提供形象化的信息,提高學(xué)生的自學(xué)能力和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解都是十分有益的。3matlab版本對(duì)于電子通信系統(tǒng)的電路級(jí)仿真用MATLAB不太合適,因?yàn)槟壳俺Ｒ?jiàn)的MATLAB版本還不支持將物理模型(電路)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行分析。因此,這里以標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅AM為例,說(shuō)明電子通信系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)仿真問(wèn)題。3.1am信號(hào)解調(diào)電路設(shè)基帶信號(hào)為vΩ(t)=VΩmcosΩt,載波信號(hào)為vc(t)=Vcmcosωct,經(jīng)AM調(diào)制后的已調(diào)信號(hào)表達(dá)式為vAM(t)=Vm(t)cosωct=(Vcm+KAVΩmcosΩt)cosωct=Vcm(1+mAcosΩt)cosωct=Vcmcosωct+mAVcmcosΩtcosωct(1)式中,mA為調(diào)制指數(shù)。AM調(diào)制電路模型如圖1所示。對(duì)于AM信號(hào)解調(diào)的實(shí)現(xiàn),分別采用相干和非相干解調(diào)方法。相干解調(diào)法AM解調(diào)電路框圖如圖2所示。由圖2可知,A點(diǎn)信號(hào)為:vA(t)=VAM(t)cosωct=(Vcm+KAVcmcosΩt)cosωctcosωct=Vcm(1+mAcosΩt)?12[cos(ωc?ωc)t+cos2ωct]=Vcm2(1+mAcosΩt)(1+cos2ωct)(2)vA(t)=VAΜ(t)cosωct=(Vcm+ΚAVcmcosΩt)cosωctcosωct=Vcm(1+mAcosΩt)?12[cos(ωc-ωc)t+cos2ωct]=Vcm2(1+mAcosΩt)(1+cos2ωct)(2)低通濾波器輸出B點(diǎn)信號(hào)為vB(t)=Vcm2(1+mAcosΩt)(3)vB(t)=Vcm2(1+mAcosΩt)(3)由隔直電容輸出C點(diǎn)信號(hào)為vC(t)=VcmmA2?cosΩt(4)vC(t)=VcmmA2?cosΩt(4)可見(jiàn),在C點(diǎn)輸出信號(hào)為解調(diào)的基帶信號(hào)。3.2包絡(luò)檢波結(jié)果分析u(t)=Ac[1+Mamn(t)]cos(2πfct)(5)式中,cos(2πfct)為載波信號(hào);mn(t)是歸一化后的基帶信號(hào),mn(t)=m(t)/max[abs(m(t))],所以|mn(t)|≤1。把基帶信號(hào)歸一化后,使得1+Mamn(t)總為正值,有利于包絡(luò)檢波把標(biāo)準(zhǔn)AM調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來(lái)。若消息信號(hào)m(t)=cos2πf0t,載波信號(hào)為c(t)=cos2πfct,采樣頻率為fs。設(shè)f0=1kHz,fc=50kHz,fs=800kHz,調(diào)幅指數(shù)Ma=0.8。由于最大|m(t)|=1,所以mn(t)=m(t),因此有u(t)=[1+0.8cos2πf0t]cos2πfct。設(shè)所需的頻率分辨率df=200Hz,實(shí)際的頻率分辨率df1=195Hz,FFT變換點(diǎn)數(shù)為4096點(diǎn)。AM波的調(diào)制過(guò)程MATLAB運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。相應(yīng)的,AM相干解調(diào)過(guò)程如圖4所示。4am性能測(cè)試在分析AM基本工作原理與仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了AM調(diào)制與解調(diào)電路實(shí)驗(yàn)板。利用AM實(shí)驗(yàn)板分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)AM調(diào)制與相干解調(diào)實(shí)驗(yàn),輸入載波頻率為fc=2MHz的正弦單音信號(hào),調(diào)制(基帶)信號(hào)頻率為fm=2kHz,分別改變載波與基帶信號(hào)的幅度,可實(shí)現(xiàn)不同的AM調(diào)制系數(shù)。AM已調(diào)波時(shí)域和頻域的測(cè)試波形如圖5所示。中心頻率載波頻率為2MHz,兩個(gè)邊頻分量頻率分別為2.002MHz和1.998MHz。此外,還可以看出載波的功率為-8.71dBm,而兩個(gè)邊帶的功率為-16.71dBm,正好為載波功率的一半?？梢?jiàn),此電路實(shí)現(xiàn)的AM調(diào)制功能。在AM相干解調(diào)實(shí)驗(yàn)中,需要使用兩塊AM實(shí)驗(yàn)電路板,一塊作為AM已調(diào)信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)源,另一塊利用AM已調(diào)信號(hào)的同步載波進(jìn)行相干解調(diào),即可恢復(fù)出基帶信號(hào)。5來(lái)了學(xué)生進(jìn)行了結(jié)合把MATLAB引入通信電子