数字信号处理实验八调制解调系统的实现.docx
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数字信号处理实验八调制解调系统的实现
数字信号处理实验八
调制解调系统的实现
一、实验目的:
(1)深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程
(2)了解滤波器在通信系统中的应用
二、实验步骤:
1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具,设计一个FIR数字带通滤波器,预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值,通过软件设计完后,确认滤波器的阶数和系统函数,画出该滤波器的频率响应曲线,进行技术指标的验证。
基带信号1
建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统,将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件,验证其带通的频率特性的有效性。
系统框图如下:
基带信号2
规划整个系统,确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统,仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。
(参考文件zhan3.svu)
(1)检查滤波器的波特图,看是否达到预定要求;
(2)检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常;
(3)检查解调后的的基带信号是否正常,分析波形变形的原因和解决措施;
(4) 实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。
2.熟悉matlab中的仿真系统;
3.将1.中设计的SYSTEMVIEW(如zhan3.svu)系统移植到matlab中的仿真环境中,使其达到相同的效果;
4.或者不用仿真环境,编写程序实现该系统,并验证调制解调前后的信号是否一致。
程序与运行结果如下:
n=1;
f1=100;
f2=300;
fs=2000;%采样频率
t=0:
1/fs:
n;
fre=10;
y1=square(2*fre*pi*t)/2+1.1;
dt=1/fs;%定义时间步长
n1=length(t);%样点个数
f_end=1/dt;%频率轴的显示范围
f=(0:
n1-1)*f_end/n1-f_end/2;%频率自变量
Xf1=dt*fftshift(fft(y1));%频谱
figure
(1);
subplot(211);plot(t,y1);xlabel('t');title('方波时域图');
subplot(212);plot(f,abs(Xf1));xlabel('f');title('方波幅度频谱');
y2=square(2*fre*pi*t)/2+1.1;
Xf2=dt*fftshift(fft(y2));
z1=10*sin(2*pi*f1*t);
z2=10*sin(2*pi*f2*t);
figure
(2);
subplot(221);plot(t,z1);xlabel('t');title('100Hz正弦波时域图');
subplot(222);plot(f,abs(dt*fftshift(fft(z1))));xlabel('f');title('100Hz正弦波幅度频谱');
subplot(223);plot(t,z2);xlabel('t');title('300Hz正弦波时域图');
subplot(224);plot(f,abs(dt*fftshift(fft(z2))));xlabel('f');title('300Hz正弦波幅度频谱');
yy1=y1.*z1;%信号相乘
yy2=y2.*z2;
yy3=yy1+yy2;
Xf3=dt*fftshift(fft(yy1));
figure(3);
subplot(211);plot(t,yy1);xlabel('t');title('调制信号1时域');
subplot(212);plot(f,abs(Xf3));xlabel('f');title('调制信号1频谱');
Xf4=dt*fftshift(fft(yy2));
figure(4);
subplot(211);plot(t,yy2);xlabel('t');title('调制信号2时域');
subplot(212);plot(f,abs(Xf4));xlabel('f');title('调制信号2频谱');
Xf5=dt*fftshift(fft(yy3));
figure(5);
subplot(211);plot(t,yy3);xlabel('t');title('调制信号1+2时域');
subplot(212);plot(f,abs(Xf5));xlabel('f');title('调制信号1+2频谱');
fp1=100;fp2=200;%FIR滤波器100-200Hz
fs1=50;fs2=250;
As=15;
Ws1=(fp1+fs1)/fs;
Ws2=(fp2+fs2)/fs;
w=(fp1-fs1)/fs;
M=ceil((As-7.95)/(14.36*w));
hamming=Hamming(M+1);
b=fir1(M,[Ws1,Ws2],hamming);
figure(6);
freqz(b,1,fs,fs);title('FIR滤波器100-200Hz');
t=0:
1/fs:
n;
yyy1=filter(b,2,yy3);%信号1+2经过滤波器1
zz1=filter(b,2,z1);%100Hz正弦波经过滤波器1
Xf10=dt*fftshift(fft(yyy1));
Xf11=dt*fftshift(fft(zz1));
figure(7);
subplot(211);plot(t,yyy1);xlabel('t');title('信号1+2滤波器1后时域图');
subplot(212);plot(f,abs(Xf10));xlabel('f');title('信号1+2滤波器1后频谱');
figure(8);
subplot(211);plot(t,zz1);xlabel('t');title('100Hz正弦波滤波器1后时域图');
subplot(212);plot(f,abs(zz1));xlabel('f');title('100Hz正弦波滤波器1后频谱');
fp1=330;fp2=430;%FIR滤波器330-430Hz
fs1=200;fs2=490;
As=15;
Ws1=(fp1+fs1)/fs;
Ws2=(fp2+fs2)/fs;
w=(fp1-fs1)/fs;
M=ceil((As-7.95)/(14.36*w));
hamming=Hamming(M+1);
b=fir1(M,[Ws1,Ws2],hamming);
figure(9);
freqz(b,1,fs,fs);title('FIR滤波器330-430Hz');
t=0:
1/fs:
n;
yyy2=filter(b,2,yy3);
zz2=filter(b,2,z2);
Xf12=dt*fftshift(fft(yyy2));
Xf13=dt*fftshift(fft(zz2));
figure(10);
subplot(211);plot(t,yyy2);xlabel('t');title('信号1+2滤波器2后时域图');
subplot(212);plot(f,abs(Xf12));xlabel('f');title('信号1+2滤波器2后频谱');
figure(11);
subplot(211);plot(t,zz2);xlabel('t');title('300Hz正弦波滤波器2后时域图');
subplot(212);plot(f,abs(zz2));xlabel('f');title('300Hz正弦波滤波器2后频谱');
k1=yyy1.*zz1;%解调
k2=yyy2.*zz2;
figure(12);
subplot(211);plot(t,k1);xlabel('t');title('解调信号1时域图');
subplot(212);plot(f,abs(dt*fftshift(fft(k1))));xlabel('f');title('解调信号1频谱');
figure(13);
subplot(211);plot(t,k2);xlabel('t');title('解调信号2时域图');
subplot(212);plot(f,abs(dt*fftshift(fft(k2))));xlabel('f');title('解调信号2频谱');
N=8;%8阶巴特沃斯低通滤波器上限频率100Hz
Wn=100/(fs/2);
[b,a]=butter(N,Wn,'low');
kk1=filter(b,a,k1);
figure(14);
[H,W]=freqz(b,a);%返回频率响应
subplot(211);plot(W*fs/(2*pi),abs(H));xlabel('频率Hz');ylabel('幅值');gridon;
subplot(212);plot(W*fs/(2*pi),20*log10(abs(H)));
xlabel('频率Hz');ylabel('幅值dB');gridon;
kk2=filter(b,a,k2);
Xf6=dt*fftshift(fft(kk1));
figure(15);
subplot(211);plot(t,kk1);xlabel('t');title('解调信号1经滤波时域');
subplot(212);plot(f,abs(Xf6));xlabel('f');title('解调信号1经滤波频谱');
Xf7=dt*fftshift(fft(kk2));
figure(16);
subplot(211);plot(t,kk2);xlabel('t');title('解调信号2经滤波时域');
subplot(212);plot(f,abs(Xf7));xlabel('f');title('解调信号2经滤波频谱');
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- 数字信号 处理 实验 调制 解调 系统 实现