Matlab通信仿真系列——幅度调制之调幅AM_matlab am调制

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本节目录

一、幅度调制
二、调幅AM
1、AM调制器模型及介绍
2、AM调制信号的仿真
3、AM信号的解调仿真
三、Matlab源码
1、AM调制信号的仿真源码
2、AM信号的解调仿真源码
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本节内容
调制是指按调制信号或基带信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。
通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号，而且它对系统的传输有效性和可靠性有很多的影响。
一、幅度调制
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。幅度调制器的模型：

模型输出信号的时域和频域表达式

m(t)—调制信号
M(ω)—调制信号的频谱
h(t)—冲激响应
H(ω)—冲激响应的滤波器特性
ωc—载波角频率
在频谱结构上，输出信号频谱是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。由于搬移是线性的，幅度调制称为线性调制。
调制器模型可以选择滤波器的特性H(ω)，得到各种幅度调制信号，例如调幅、双边带、单边带等。
二、调幅AM
1、AM调制器模型及介绍
h(t)=δ(t),即滤波器H(ω)=1为全通网络，调制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘，形成AM信号。

AM调幅时域和频域的表达式

A0—外加的直流分量
m(t)—可以是确知信号，也可以是随机信号

AM信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
AM信号是带有载波的双边带信号，带宽是基带信号带宽fH的两倍，B(AM)=2fH。
AM信号在1Ω电阻上的平均功率为Sam(t)的均方值。m(t)为确知信号时，

若调制信号没有直流分量，即m(t)的均值为0。

Pc—A0^2/2表示载波功率
Ps—边带功率
AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。用于传输消息的功率与已调信号总功率之比称为调制效率。边带功率与调制信号有关，载波分量不携带信息。
2、AM调制信号的仿真

matlab代码示例：
消息信号是[-3 3]均匀分布的随机整数，
产生的时间间隔为1/10s,
用AM方法调制载波cos2πfct。
fc=100,A0=4,0≤t≤10；求：
①消息信号和已调信号的频谱
②已调信号的功率和调制功率
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3、AM信号的解调仿真
当满足条件|m(t)|max≤A0时，AM信号的包络与调制信号成正比。
采用包络检波的方法恢复出原始的调制信号。
若出现过调幅现象产生包络失真，为保证无失真解调，采用同步检波器。
若Sam(t)是一个带通信号，载波为fc，其包络s(t)为

Samc(t)—带通信号的同相分量
Sams(t)—带通信号的正交分量

matlab代码示例：
消息信号是[-3 3]均匀分布的随机整数，
产生的时间间隔为1/2s,
用AM方法调制载波cos2πfct。
fc=100,A0=4,0≤t≤5；求：
①用包络检波器解调该信号，
绘制原始信号和解调信号
②调制信号通过awgn信道，信噪比为20dB，
绘制解调后的信号与原始信号
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三、Matlab源码
1、AM调制信号的仿真源码

clear all;
clc;
%信号抽样时间间隔
ts=0.0025
%时间矢量
t=0:ts:10-ts;
%抽样频率
fs=1/ts;
%fft的频率分辨率
df=fs/length(t);
%生成随机数种子的消息序列
msg=randi([-3 3],100,1);
%扩展成取样信号形式
msg1=msg*ones(1,fs/10);
msg2=reshape(msg1.',1,length(t));
%求消息信号的频谱
Pm=fft(msg2)/fs;
f=-fs/2:df:fs/2-df;
subplot(2,1,1);
plot(f,fftshift(abs(Pm)));
title('消息信号频谱');


A=4;
%载波频率
fc=100;
%已调信号
Sam=(A+msg2).*cos(2*pi*fc*t);
%已调信号的频谱
Pam=fft(Sam)/fs;
subplot(2,1,2);
plot(f,fftshift(abs(Pam)));
title('AM信号频谱');
axis([-200 200 0 25]);


%已调信号功率
Pc=sum(abs(Sam).^2)/length(Sam);
%消息信号功率
Ps=Pc-A^2/2;
%调制效率
eta=Ps/Pc
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2、AM信号的解调仿真源码

clear all;
clc;
%信号抽样时间间隔
ts=0.0025
%时间矢量
t=0:ts:5-ts;
%抽样频率
fs=1/ts;
%生成随机数种子的消息序列
msg=randi([-3 3],10,1);
%扩展成取样信号形式
msg1=msg*ones(1,fs/2);
msg2=reshape(msg1.',1,length(t));
subplot(3,1,1);
plot(t,msg2);
title('消息信号');

A=4;
%载波频率
fc=100;
%已调信号
Sam=(A+msg2).*cos(2*pi*fc*t);
%包络检波，去掉直流分量
dems1=abs(hilbert(Sam))-A;
subplot(3,1,2);
plot(t,dems1);
title('无噪声的解调信号');

%调制信号经过awgn信道
y=awgn(Sam,20,'measured');
%包络检波，去掉直流分量
dems2=abs(hilbert(y))-A;
subplot(3,1,3);
plot(t,dems2);
title('信噪比为20dB的解调信号');
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