基于MATLAB的调制解调器的设计

基于MATLAB的调制解调器的设计

实践与经验

基于ＭＡＴＬＡＢ的调制解调器的设计

刘毅敏

$武汉科技大学信息科学与工程学院#武汉４３００８１%

摘

要)在通信系统中#调制解调起着极其重要的作用&根据调制解调的工作原理#利用!"#$%&作为

编程工具#通过计算机实现对欲传输的原始信号在发送端对一个高频信号进行振幅调制#而在接收端通过检波过程恢复原信号#并给出了应用实例&

关键词)调制解调’!%#’%&’通信

引言

在通信系统中#从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量$例如语音信号%#如果将这种信号直接在信道中进行传输#则会严重影响信息传送的有效性和可靠性#因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的&在通信系统的发射端通常需要有调制过程#将调制信号的频谱搬移到所希望的位置上#使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号’而在接收端则需要有解调过程#以恢复原来有用的信号&调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能&随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展#可以使用数字化方法实现调制与解调过程&

通信是通过空间辐射方式传送信号的#调制过程可以将信号频谱搬移到容易以电磁波形式辐射的较高频率范围’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#不致于互相干扰&

振幅调制是一种应用很广的连续波调制方式’调幅信号/$0%主要由调制信号和载波信号两部分组成#调幅器原理如图1所示&

"#$%#&是集数学计算(图形处理(系统控制和程序设计语言于一体的软件’它由主包(()*+,)-.集成环境和功能各异的工具箱所组成’已广泛应用于现代科学技术研究和工程设计的各个领域"#$%#&是一种功能强大的数据分析和工程计算高级语言#其信号处理工具箱处理的基本对象是信号和系统&利用信号处理工具箱中的文件可以实现信号的变换(滤波(频谱估计(滤波器设计(线性系统分析等功能&工具箱还提供了图形用户界面工具’可以交互地完成很多信号处理的功能&

在调制解调中利用"#$%#&信号处理工具箱提供的有关函数’可以很方便地实现对通信信号的调制与解调&

图2调幅器原理框图

其中载波信号3$0%用于搭载有用信息#其频率较高’幅度调制信号4$0%含有有用信息#频率较低&运用"5$%5&信号4$0%处理工具箱的有关函数可以对信号进行调制&对于已调信号/$0%#通信系统就可以有效而可靠地传输了&在接收端#分析已调信号的频谱#进而对它进行解调#以恢复原调制信号&解调器原理如图6所示&

!调制与解调的"#$%#&实现

调制在通信过程中起着极其重要的作用)无线电

图6解调器原理框图

对于调制解调的过程以及其中所包含的对于信号

!"#%&’"!()*+%,--./!

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现代计算机!总第二一五期"

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实践与经验

的频谱分析均可以通过"#$%#&的相关函数实现#

假设现有一个调制信号为’$(%)*+,$!(%&载波为

由结果可以看出&已调信号为抑制载波的双边带调幅信号’即V‘&信号%#

下面利用乘法检波原理&对已调信号乘以载波信号&然后再附加一个恢复滤波器&从而可以得到原调制信号的频率成分#利用乘法检波原理对已调信号进行解调程序如下(

@+)@A1!*+,a-.!9A!(E8

66利用乘法检波原理对已调信号进行处理,GH9I+(BJ--E9I+(B(K@+E’PAQ

(A(ILBM乘以载波信号后的信号时域特性ME/INHLIBM时间(单位Z‘MEOINHLIBM幅度MERS)TT(B@+KJ05UE

66求处理后的信号的频谱特性RW)J!9A6:!NH,BTT(,XAT(BRSEE87W)Y?-0J5Z-0J[\6J05U!7,8,GH9I+(BJ-JE9I+(B7WKRWE’PAQ

(A(ILBM乘以载波信号后的信号频域特性ME/INHLIBM频率(单位Z34MEOINHLIBM幅度MEb9)0c-8FF通带最大衰减为0c-Q&b,)508FF阻带最小衰减为50Q&d9)[FJ08FF通带截止频率[34d,)5FJ08FF阻带起始频率534

Y=Kd=\)LIIA9+PQBd9Kd,Kb9Kb,EFF计算椭圆滤波器参数YHKN\)LIIA9B=Kb9Kb,Kd=E8FF设计椭圆滤波器TPLe4BHKNKU00K50E@X)TAI(LPBHKNK@+E8FF对信号进行低通滤波TA’GPL

,GH9I+(BJ--E9I+(B(K@XE8FF画出滤波后的信号时域特性’PAQ

(A(ILBM滤波后的信号ME/INHLIBM时间(单位(‘MEOINHLIBM幅度MERS)TT(B@XKJ05UEFF分析滤波后信号的频域特性RW)J!9AF:!NH,BTT(,XAT(BRSEE87W)Y?-0J5Z-0J[\FJ05U!7,8,GH9I+(BJ-JE9I+(B7WKRWE’PAQ

(A(ILBM滤波后的信号的频谱ME/INHILBM频率(单位(34MEOINHILBM幅度ME

’’(%)*+,’-.!(%#由/’(%)*+,’!(%*+,’-.!(%)012’*+,’-0!(%1*+,’,-!(%%可以看出&已调信号的最高频率为-034&当取采样频率为5034时&满足采样定理&可以

无频谱混叠地分析出已调信号的频谱特性#设计程序如下(

66对信号进行调制&产生已调信号并对其进行频谱分析7,)-008$)-67,8$9)-08:;$96$<=)0>:?-8()=!$8

@A)*+,B9A!(C!*+,B-D!9A!(E<,GH9I+(BJ--E9I+(B(K@AE

(A(ILBM已调信号MC/INHLIBM时间>,MEOINHLIBM幅度ME’PAQ

RS;TT(B@AKJ05UE

FF对已调信号采样后做J05U点V7$RW)J!9A6:!NH,BTT(,XAT(BRSEE866分析已调信号的频谱7W)Y?-0J5Z-0J[\6J05]!7,866对应频谱,GH9I+(BJ-JE9I+(B7WKRWE

(A(ILBM已调信号的频谱ME/INHLIBM频率(34MEOINHLIBM幅度ME’PAQ

F6已调信号66采样频率66采样周期66观察时间66采样点数

在"^$%^&_10中运行上述程序后&得到已调信号的时域波形和频谱&如图[所示#

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图[已调信号及其频谱图

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,--./!

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实践与经验

在QR:SRKTOD中运行上述程序后$经过解调与恢复过程得到原调制信号的时域波形和频谱如图E所示%

结语

本文介绍了QR:SRK实现调制解调的简要方法和基本步骤%根据实验结果证明$利用QR:SRK可以较好地实现通信中对有用信号的调制与解调过程%

参考文献

UCV薛年喜/QR:SRK在数字信号处理中的应用/北京&清华

大学出版社$WDDX

UWV吴湘淇/信号’系统与信号处理/北京&电子工业出版社$WDDC

UXV郑君里$应启珩$杨为理/信号与系统/北京&高等教育出

版社$WDDC

图E调制信号及其频谱图

UEV丁玉美等/数字信号处理/西安&西安电子科技大学出版

社$WDDD

由结果可知$已调信号乘以载波信号$再对其进行低通滤波处理后$可得到原调制信号%解调过程实质上是将已调信号的频谱又搬回原信号的频谱位置%

UBV樊昌信$詹道庸$徐炳祥$吴成柯O通信原理/北京&国防

工业出版社$CYYB

(收稿日期&!""#$"%$!!)

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