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基于MATLAB的信号调制与调解

news 2026/6/11 21:33:19

之前做的一些实验报告，觉得很有用，记录一下之后可能会涉及到，同时也记录一下学习成长。

一、目的

通过本实验，可以加深我们对信号调制与解调原理的理解，并学会使用Matlab编程实现信号的调制与解调。通过实际操作，我们可以掌握信号调制与解调的基本方法，包括载波信号的生成、调制信号的生成、调制过程的实现、解调过程的实现以及信号的频谱分析。

二、设备和仪器

笔记本电脑、软件MATLAB-2024b

三、原理

信号调制是通信系统中将信息信号（调制信号）加载到高频载波信号上的过程，以便于信号的传输。调制的目的是将低频信号转换为高频信号，以适应无线传输或有线传输的要求。调制过程可以通过不同的方法实现，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

解调是调制的逆过程，目的是从调制信号中恢复出原始的调制信号。在本实验中，我们使用乘积型同步检波器来实现解调。解调过程涉及到将已调信号与本地恢复的载波信号相乘，然后通过低通滤波器滤除高频分量，从而得到原始的调制信号。

四、实验内容

3.设采样信号的频率为8kHz，在输出端采用椭圆滤波器获得已调信号，画出已调信号的波形和频谱。

4.设采样信号的频率为80kHz，在输出端采用椭圆滤波器获得已调信号，画出已调信号的波形和频谱。

实验代码4

clc,clear,closeall

fs = 80000;%采样频率是80000

t = 0:1/fs:0.01;%生成时间向量，从0到0.01秒，步长为1/fs

x = 5*cos(2*pi*500*t);

yc = 2*cos(2*pi*2500*t);

%figure;

%subplot(211);plot(t,x);title('调制信号x1(t)=5cos(2π×500t)');

%subplot(212);plot(t,yc);title('载波信号yc1(t)=2cos(2π×2500t)');

y=x.*yc;

[b,a] = ellip(4,0.1,40,[1400 2600]*2/fs);%4阶，1400-2600频率范围

[H,w] = freqz(b,a,512);%传递函数 w 实现ab融合

figure;

yf = filter(b,a,y);

subplot(211);plot(t,y);title('已调信号波形(80k)');

subplot(212);plot(t,yf);title('SSB波形信号(80k)');

figure;

YS = fft(y,1024);%fft 1024

SF = fft(yf,1024);%滤波之后的yf fft

w = (0:511)/512*(fs/2);

subplot(211);plot(w,abs([YS(1:512)']));

title('滤除前，双边带信号频谱(80k)');

subplot(212);plot(w,abs([SF(1:512)']));

title('滤除后，单边带信号频谱(80k)');

五、实验心得和体会

在理论课上我们已经明白了，在本次实验中，我们首先是生成一个频率为500Hz的调制信号和一个频率为2500Hz的载波信号，再将两者相乘得到已调信号。然后我们通过设计一个椭圆滤波器对已调信号进行滤波，以获得单边带信号（SSB）。最后是通过快速傅里叶变换（FFT）分析已调信号和滤波后信号的频谱，并绘制出频谱图。对于第（3）和第（4）题，我们将采样信号的频率分别为8kHz和80kHz。我们可以观察到当信号的频率分别为8kHz时，已调信号和SSB波形信号都是比较尖锐的（如图1），我们可以观察到当信号的频率分别为80kHz时，已调信号和SSB波形信号都是比较平滑的（如图2）。说明采样频率对信号波形有显著影响，较高的采样频率（80kHz）提供了更好的时间分辨率，能够更细致地捕捉信号变化，使得波形更加平滑和圆润。而较低的采样频率（8kHz）可能导致波形细节丢失，使得波形看起来更尖锐。因此，适当选择采样频率对于信号处理至关重要。