Загрузил BoY XqC

Формирование сигнала с амплитудной модуляцией

реклама
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
КАФЕДРА №22
ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ_____________________
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
канд. техн. наук, доц.
должность, уч. степень, звание
Н.В.Поваренкин
подпись, дата
инициалы, фамилия
ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №1
Формирование сигналов с аналоговой модуляцией
по курсу: РАДИОТЕХНИКА 5G И ПОСЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЙ
СТУДЕНТ ГР. №
А.С.Говако
2033
номер группы
подпись, дата
Санкт-Петербург
2021
инициалы, фамилия
1. Цель работы
Сформировать сигналы с аналоговой модуляцией. Построить
амплитудно/частотно/фазово-модулированный сигнал.
2. Теоретические сведения
1)Сигнал – это зависимость одной величины от другой (то есть с математической
точки зрения сигнал является функцией)
2)Коэффициент амплитудной модуляции или глубина модуляции - отношение
разности
между
максимальным
и
минимальным
значениями
амплитуд
модулированного сигнала к сумме этих значений, выраженное в процентах.
3)Несущий сигнал — сигнал, один или несколько параметров которого подлежат
изменению в процессе модуляции. Степень изменения параметра определяется мгнов
енным значением информационного (модулирующего) сигнала.
В качестве несущего может быть использован любой стационарный сигнал.Чаще
всего в качестве несущего сигнала используется высокочастотное (относительно инфо
рмационного сигнала) гармоническое колебание, что обусловлено простотой демодуля
ции и узким спектром. Однако, в некоторых случаях целесообразно использовать друг
ие виды несущего сигнала, например, прямоугольный.
4)Модуляция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс измен
ения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по зак
ону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).
5)Модулирующий сигнал - сигнал, вызывающий изменение определенного
параметра или параметров несущей или поднесущей при модуляции.
6)Модулированный сигнал - сигнал, получающийся после посадки
модулирующего сигнала на несущий сигнал.
7)Девиация частоты – некоторый коэффициент модуляции, который показывает
наибольшее отклонение фазы модулированного радиосигнала при фазовой модуляции
относительно фазы несущего колебания.
8)Амплитудная
модуляция —
вид модуляции,
параметром несущего сигнала является его амплитуда
при
которой
изменяемым
9)Частотная
модуляция
—
вид
аналоговой
модуляции,
при
которой
модулирующий сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с
амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.
10)Фазовая модуляция - вид модуляции, при которой фаза несущего колебания
изменяется прямо пропорционально модулирующему сигналу.
3. Решение задачи построения амплитудно-модулированного сигнала
3.1 Код
Код реализующий амплитудно-модулированный сигнал в среде MatLab:
Fx = 1000; %частота дискретизации
Fs = 10; %частота модулирующего
Fc = 100; %частота несущей
t = 0:1/Fx:1; % длительность
m = 0.7; % коэффициент модуляции
a = sin(2*pi*t*Fc); %несущий сигнал
subplot(3,1,1)
plot(t,a);
b = sin(2*pi*t*Fs); %модулирующий сигнал
subplot(3,1,2)
plot(t,b);
amplm = (1+m*b).*a; %амплитудно-модулированный сигнал
subplot(3,1,3)
plot (t,amplm)
3.2 Принцип работы кода
1.Зададим несущий сигнал с частотой 100 Гц. Длительностью в 1 секунду с шагом
1/Fx.
2. Зададим наш модулирующий сигнал. В данном случае его частота составила
10 Гц и амплитуда 1 В. Длительность сигнала будет такой же;
Рисунок 1 – Пример несущего и модулирующего сигнала
3. Произведём модуляцию. Из теории сигналов АМ радиосигнал представляет
собой произведение низкочастотной огибающей и высокочастотного несущего
гармонического колебания. Это означает, что сама модуляция осуществляется простым
умножением модулирующего сигнала на несущий.
Коэффициент модуляции как правило лежит в пределах от 0 до 1. При m = 0
несущее колебание не модулировано и передается только несущая. При m = 1
наблюдается 100% амплитудная модуляция. Также возможна перемодуляция, когда
m>1, что приводит к искажению полезного сигнала. Ниже представлены модуляции при
m = 0, 0.7, 1 и 1.7.
Рисунок 2 – Амплитудно-модулированный сигнал при различных коэффициентах
модуляции
3.3 Результат выполнения задачи
Рисунок 3 – Результат работы кода. Несущий, модулирующий и амплитудномодулированный сигнал.
Из графиков видно, что в местах, где модулирующий сигнал достигает своего
наименьшего значения, амплитуда амплитудно-модулированного сигнала также
достигает своего наименьшего значения и наоборот.
4. Решение задачи построения фазово-модулированного сигнала
4.1 Код
Код реализующий фазовомодулированный сигнал в среде MatLab представлен
ниже:
Fx = 10000; %частота дискретизации
t = 0:1/Fx:0.1; % длительность
Ampl = 1; %амплитуда
wn = 2*pi*25; %частота несущей
wp = 2*pi*10;%частота модулирующего
dev = 1.4; % девиация частоты
Ps = cos(wp*t);%модулирующий сигнал
Ns = Ampl*cos(wn*t);%несущий сигнал
fasm = Ampl*cos(wn*t+dev*Ps);% фазовая модуляция
plot (t, fasm, t, Ns)
Несущий сигнал задаётся как Ns = Ampl*cos(wn*t), а модулирующий Ps =
cos(wp*t)
Где, Аmpl – амплитуда несущего сигнала; wn/wp – угловая частота несущего и
модулирующего сигнала.
4.2 Принцип работы программы
1. Зададим несущий и полезный сигнал, графики которых представлены ниже:
Рисунок 4 – Пример несущего и модулирующего сигнала
2. Зададим dev – девиация частоты.
3. Произведём модулирование и на выходе получим фазовую модуляцию.
4.3 Результаты выполнения задачи
Рисунок 5 – Результат работы кода. Фазовомодулирующий и несущий сигнал
Из графика видно, что оранжевый сигнал, который является фазовой модуляцией
запаздывает относительно фазы несущего колебания.
5. Решение задачи построения частотно-модулированного сигнала
5.1 Код
Код реализующий частотно-модулированный сигнал в среде MatLab представлен
ниже:
Fx = 10000; %частота дискретизации
t = 0:1/Fx:0.4;
Ampl = 1; %амплитуда
wn = 2*pi*100; %частота несущей
wp = 2*pi*10;%частота модулирующего
dev = 100; % девиация частоты
Ps = cos(wp*t);%модулирующий сигнал
Ns = Ampl*cos(wn*t);%несущий сигнал
chasm = Ampl*cos(wn*t+(dev/wp)*sin(wp*t));% частотная модуляция
plot (t, chasm, t, Ps)
5.2 Принцип работы кода
1. Зададим входные параметры;
Рисунок 6 - Пример несущего и модулирующего сигнала
2. Зададим девиацию частоты, как и в случае фазовой модуляции.
3. Для получения частотной модуляции подготовим модулирующий сигнал, а
именно возьмём интеграл по t от него;
4. После того, как полезный сигнал был подготовлен, происходит модуляция и на
выходе получается частотно-модулированный сигнал.
5.3 Результаты выполнения задачи
Рисунок 7 – Результат работы кода. Частотно-модулированный и модулирующий
сигнал
На этом графике представлена частотно-модулированный и наложенный поверх
графика еще один график модулирующего сигнала. Из графика видно, что частотномодулированный сигнал в точности повторяет изменение частоты от изменения
модулирующего сигнала.
6. Вывод
Научился формировать сигналы с аналоговой модуляцией. Были построены
сигналы с амплитудной, фазовой и частотной модуляцией. Понял в чём различие между
амплитудной, фазовой и частотной модуляцией и какие параметры в них изменяются
на примере графиков
7. Ссылки
1) Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко – СанктПетербург Издательство Питер, 2003
2) URL: https://dic.academic.ru/
3) URL: http://neerc.ifmo.ru/wiki/
Скачать