無線通訊系統模擬 姓名:顏得洋 學號:B09622050

AM 調變與解調模擬(100%調變) 學習目標： 本實習主要探討傳統廣播系統相當重要的振幅調變(amplitude modulation, AM) 調變與解調技術，一般振幅調變泛指包含載波 的Full AM，藉由分析模擬振幅調變與解調之時域波與頻域頻譜 而充分了解振幅調變與解調技術。 分析模擬AM正常調變與過調變之時域波形，了解波封檢波器或 稱包跡檢波器(envelope detector)做解調之限制。

AM調變原理 假設ｍ(t)為一訊息訊號(massage signal)，一般稱為基頻訊號。 考慮一個載波定義為 其中 t 表示時間（秒） 　　　　AC表示載波振幅 　　　　fC表示載波頻率 AM的調變原理為訊息訊號乘上載波後再加上載波，可表示為 其中Ka為一個常數，一般可稱為振幅靈敏度。

AM數學分析模型

模擬實驗

模塊參數設定 建立模擬系統 設定訊號參數， u = kaAm，因省略掉ka，令Am=1，即可產生100%調變。 基頻(訊息)訊號:1. m(t) = cos(200πt) 2. 載波訊號：c(t) = cos(2000πt) 乘法器設定，Number of inputs設定為2，表示為兩個乘法輸入。 加法器設定，List of signs 設定為++，表示兩個加法輸入。 示波器設定，Number of axes這邊設定為，Time range為想要顯示的時間終點，設定為auto的話會跟所設定的環境模擬時間一樣。 頻域訊號的零階保持設定，可依頻譜器需求而定。 頻域訊號的頻譜分析器設定，參數可依實際需求設定。 多項式(Polynomial)設定，項目分別以逗點隔開，由最右項為最低冪次，以此往左邊類推，即降冪排列 ，目的為調整受到低通濾波器影響之振幅。 模擬環境設定、存檔與執行模擬 執行時間設定為0.2秒，此處的時間為模擬的停止時間。 可以先存檔再執行模擬。

模擬結果分析 在時域觀察傳送端訊號：首先我們在時域上觀察傳送端之訊號，由下圖可觀察到AM訊號傳送端調變的過程。調變指數 輸入訊號源 輸入訊號源乘上 載波訊號(DSBSC 調變後訊號) 包跡 AM 訊號與包 跡重疊顯示

模擬結果分析 在時域觀察接收端訊號：在時域上觀察接收端之訊號，由下圖中可觀察到 AM訊號接收端解調變的過程。 通過二極體濾除 負電壓訊號 重疊顯示(包跡) 通過低通濾波器後之訊號 去直流後完成解調

模擬結果分析 在時域觀察訊號：由此可很明顯觀察輸入訊號源與解調完之訊號，並且驗證了前面所分析的結果。 輸入訊號源 解調完之訊號 調變與解調訊號重疊顯示

模擬結果分析 在頻域觀察傳送端訊號：首先我們先在頻域上觀察傳送端之訊號，由下圖中可觀察 到AM訊號傳送端調變的過程。 輸入訊號源 輸入訊號源乘 上載波訊號 再加上載波訊號 載波 USB LSB

模擬結果分析 在頻域觀察接收端訊號：接下來我們先在頻域上觀察接收端之訊號，由下圖中可觀察到AM訊號接收端解調變過程的頻譜。 接收端訊號通過二極體之頻譜 通過低通濾波器後之頻譜 將通過低通濾波器後之訊號減1(dc term)以達成解調。

模擬結果分析 在頻域觀察訊號：由此可明顯觀察輸入訊號源與解調完之頻譜，並且驗證了前面所分析的結果。 輸入訊號源之頻譜 解調完訊號之頻譜

AM 調變與解調(過調變) 在此，修改「Step 2：設定訊號參數」之基頻訊號m(t)參數的振幅Am為2(大於1)即可產生過調變。

模擬結果分析 在時域觀察傳送端訊號：首先我們在時域上觀察傳送端之訊號，由下圖可觀察到AM訊號傳送端調變的過程。調變指數 輸入訊號源 輸入訊號源乘上載波訊號(DSB-SC調變後訊號) 再加上載波訊號，部份調變後訊號之波封在0之下方(相位反轉)。 波封在0之下方

模擬結果分析 在時域觀察接收端訊號：由下圖中可觀察到過調變的AM訊號接收端解調過程之波形。 通過二極體濾除 負電壓訊號 重疊顯示(包跡) 通過低通濾波器後之訊號 去直流後完成成解調 ，因過調變產生相位反轉，解調訊號與原基頻訊號不同。

模擬結果分析 在時域觀察訊號：觀察輸入訊號源與解調完之訊號，因過調變產生相位反轉，解調訊號與原基頻訊號不同，由此驗證了前面分析的結果。 去直流後完成解調，因過調變產生相位反轉，解調訊號與原基頻訊號不同。

模擬結果分析 在頻域觀察傳送端訊號：由下圖中可觀察到AM訊號傳送端調變的過程。 輸入訊號源 輸入訊號源乘 上載波訊號 載波 再加上載波訊號 USB LSB

模擬結果分析 在頻域觀察接收端訊號：由下圖中可觀察到AM訊號接收端解調過程的頻譜。 接收端訊號通過二極體之頻譜 通過低通濾波器後之頻譜 將通過低通濾波器後之訊號減1後之頻譜。

模擬結果分析 在頻域觀察訊號：由此可明顯觀察輸入訊號源與解調完之頻譜，並且驗證了前面所分析的結果。 輸入訊號源之頻譜，頻率為100 Hz 因過調變產生相位 反轉，解調後訊號 仍有直流項，無法 觀察頻率差異。

FM調變/解調之模擬與分析 學習目標： 透過本實習之分析我們會學到角調變(Angle modulation)的原理 以及調變/解調方式，角調變包括相位調變(Phase modulation)與 頻率調變(Frequency modulation) 。 透過Simulink進行模擬頻率以及相位調變/解調，進一步了解 FM系統之調變/解調原理。

FM調變原理 頻率調變(FM)意謂著載波的頻率偏差與 基頻訊號m(t)成比例 kf：頻率偏差常數，單位表示為赫芝/伏特 (Hz/Volt) 其中kf m(t) 稱為頻率偏差，在實際上必須被限制，否則傳輸頻寬將會很大，若對上式兩邊同時積分，可得 將此式代入頻率調變訊號式　　　， 可得

模擬實驗

模塊參數設定 輸入訊號為m(t) = cos(2π (10)t) ，點選Sine Wave元件兩下會跳出如下圖之參數設定視窗，振幅(Amplitude) 設為1；頻率(Frequency)設為2*pi*10，取樣時間(Sample time)設定1/1000。 FM調變器設定，載波頻率(Carrier frequency)設定為100 Hz ，頻率偏差設定為20*pi Hz 。 FM解調變器設定，載波頻率(Carrier frequency)設定為100 Hz ，頻率偏差設定為20*pi Hz ，希伯爾轉換濾波器階層(Hilbert transform filter order)設定為100(預設值)。 用於觀察頻域訊號的零階保持參數設定，Sample time設定為1/1000。 頻域訊號的頻譜分析器設定，Buffer size設定為1024，Buffer overlap設定為1000，FFT length設定為1024；Frequency units選擇Hertz ， Frequency range選擇[-Fs/2….Fs/2] 。 示波器設定，Number of axes這邊設定為3，Time range為想要顯示的時間終點，設定為auto時， Time range與環境模擬設定時間一樣。 延遲設定，Time Delay設定為0.05，Initial output設定為0。 模擬環境設定、存檔與執行模擬:執行時間設定為0.5秒，此處的時間為模擬的停止時間。

模擬結果分析 在時域檢視FM訊號調變/解調變過程，其中解調完成之訊號受到希伯爾(Hilbert)轉換濾波器之階層(階層愈大延遲愈多)影響，產生了相位(時間)延遲。 基頻訊號 FM調變訊號(紫) (FM調變訊號頻率正比於基頻訊號) FM訊號解調變完成 延遲0.05秒之基 頻訊號

模擬結果分析 在頻域檢視FM訊號調變/解調變過程，下圖分別顯示基頻訊號、FM調變訊號以及FM訊號解調變完成之頻譜。 基頻訊號之頻譜

END