無線通訊系統模擬 姓名:顏得洋 學號:B09622050.

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1 無線通訊系統模擬 姓名:顏得洋 學號:B

2 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。

3 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。

4 AM數學分析模型

5 模擬實驗

6 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。

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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。

12 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

13 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。

14 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

15 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。

16 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。

17 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

18 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。

19 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。

20 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。

21 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

22 模擬實驗

23 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。

24 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

25 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

26 END