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MATLAB实现振幅调制（AM调制信号）

news 来源：原创 2025/6/30 12:36:24

AM调制是通信专业非常重要的一个知识点。今天我们使用MATLAB编程实现AM调制。

我们实现输入一个载波信号的频率与调制信号的频率后，再输入调幅度，得到已调信号的波形与包络信号的波形，再使用FFT算法分析出已调信号的频谱图。

源代码：

调制函数的编写：

function AM_modulation(m, fm, fc)% 参数设置fs = 10*fc;       % 自适应采样频率（满足奈奎斯特准则）T = 2;            % 信号持续时间（秒）t = 0:1/fs:T-1/fs; % 时间向量% 验证调制参数合理性if m < 0error('调制指数不能为负数');endif fm >= fcwarning('调制频率接近或超过载波频率可能影响调制效果');end% 生成调制信号和已调信号modulating_signal = m * cos(2*pi*fm*t);carrier = cos(2*pi*fc*t);am_signal = (1 + modulating_signal) .* carrier;envelope = 1 + modulating_signal;envelope1 = -(1 + modulating_signal);% 绘制时域波形（增强可视化）figure('Name','AM调制时域分析','NumberTitle','off');ax1 = subplot(2,1,1);plot(t, am_signal, 'Color', [0 0.4470 0.7410], 'LineWidth', 1.2);hold on;plot(t, envelope, 'r--', 'Color', [0.8500 0.3250 0.0980], 'LineWidth', 1.5);plot(t, envelope1, 'r--', 'Color', [0.8500 0.3250 0.0980], 'LineWidth', 1.5);title(['AM时域波形  m=', num2str(m), ', f_m=', num2str(fm), 'Hz, f_c=', num2str(fc), 'Hz']);xlabel('时间 (s)');ylabel('幅度');legend('已调信号','理论包络','Location','best');grid on;xlim([0 3/fm]);  % 显示3个调制周期% 局部放大观察细节ax2 = subplot(2,1,2);plot(t, am_signal, 'Color', [0 0.4470 0.7410], 'LineWidth', 1.2);hold on;plot(t, envelope, '--', 'Color', [0.8500 0.3250 0.0980], 'LineWidth', 1.5);plot(t, envelope1, '--', 'Color', [0.8500 0.3250 0.0980], 'LineWidth', 1.5);title('局部放大');xlabel('时间 (s)');ylabel('幅度');xlim([0 1/fm]);  % 显示1个调制周期grid on;linkaxes([ax1,ax2],'y');  % 同步纵坐标范围% 高级频谱分析（手动实现FFT）N = length(am_signal);fft_data = zeros(1,N);% 离散傅里叶变换实现for k = 1:N/2+1cos_term = cos(2*pi*(k-1)*(0:N-1)/N);sin_term = -sin(2*pi*(k-1)*(0:N-1)/N);fft_data(k) = sum(am_signal.*(cos_term + 1i*sin_term));endP2 = abs(fft_data/N);P1 = P2(1:N/2+1);P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);f = fs*(0:(N/2))/N;% 频谱可视化（动态范围调整）figure('Name','AM频谱分析','NumberTitle','off');stem(f, P1, 'filled', 'MarkerSize',4, 'Color',[0.6350 0.0780 0.1840]);title(['信号频谱  f_c=',num2str(fc),'±',num2str(fm),'Hz']);xlabel('频率 (Hz)');ylabel('幅度');grid on;% 自动设置频率显示范围freq_span = max(10*fm, 2*fc);  % 自适应频率范围xlim([max(0,fc-3*fm) fc+3*fm]);xticks(unique([fc-fm, fc, fc+fm, linspace(fc-3*fm,fc+3*fm,5)]));% 标注主要频率成分hold on;[~,idx] = max(P1);text(f(idx), P1(idx), sprintf('%.1fHz\n%.2f',f(idx),P1(idx)),...'VerticalAlignment','bottom');annotation('textbox',[0.15 0.7 0.2 0.1],'String',...sprintf('频率分辨率：%.2fHz',fs/N),'EdgeColor','none');
end

脚本的编写：

% 常规调制
input_m=input('请输入调制指数：');
input_fm=input('请输入调制信号频率：');
input_fc=input('请输入载波信号频率：');
AM_modulation(input_m, input_fm, input_fc)

导出图片

输入参数后，生成相应的波形：

 

导出包络波形和调制波形：

导出的频谱图：

 

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