%--------------------------------------------------------------------------
%           Výuková podpora přemětu Modulované signály
%--------------------------------------------------------------------------
%     Program SHV - Spektrální hustota výkonu - AM MODULOVANÝ SIGNÁL 
%--------------------------------------------------------------------------
% 
% Výpočet a grafické vykreslení spektrální hustoty výkonu 
% modulovaného vysokofrekvenčního signálu pomocí AM modulace
%
% Volitelný modulační (informační) signál a vysokofrekvenční nosná
%
% 1.Výpočet spektrální hustoty výkonu Pv(f) pásmového signálu v(t)
% 2.Výpočet spektrální hustoty výkonu Pg(f) komplexní obálky g(t)
%
% VŠB - Technická univerzita Ostrava
% Fakulta elektrotechniky a informatiky
% Katedra měřicí a řídicí techniky
% 17.listopadu 15
% Ostrava - Poruba
% 708 33
%
% Vypracoval Zdeněk Macháček 2010
%--------------------------------------------------------------------------

%--------------------------------------------------------------------------
% Vyčištění všech proměnných paměti a uzavření všech grafických oken
clear all;
close all;

%--------------------------------------------------------------------------
% Specifikace časového průběhu-čas t[s] a nosné frekvence fc[Hz]RF signálu
f_c=500; % nosná frekvence vysokofrekvenčního RF signálu
cas = 0.2; % čas průběhu simulace 
pocet_bodu=5; %počet bodů v čase během jedné periody fc
deltat=1/(f_c*pocet_bodu); % zanedbatelný časový okamžik
t=0:deltat:cas-deltat; % časový průběh

%--------------------------------------------------------------------------
% Definování a výpočet modulačního signálu m(t)
% m_t resp. Wmax musí být menší než 1, jinak je signál v(t) přemodulovaný


Wmax1 = 0.5;  % amplituda 1.harmonické složky modulačního signálu m(t)
f_m1 = 10;    % frekvence 1.harmonické složky modulačního signálu m(t)
faze1 = pi/2; % fáze 1.harmonické složky modulačního signálu m(t)
Wmax2 = 0.3;  % amplituda 2.harmonické složky modulačního signálu m(t)
f_m2 = 20;    % frekvence 2.harmonické složky modulačního signálu m(t)
faze2 = pi/4; % fáze 2.harmonické složky modulačního signálu m(t)
m_t=Wmax1*cos(2*pi*f_m1*t+faze1)+Wmax2*cos(2*pi*f_m2*t+faze2); % informační (modulační) signál m(t)

%--------------------------------------------------------------------------
% AM modulace - definování a výpočet pásmového signálu v(t)
% amplitudova modulacni slozka R_t = |1+m_t|
% fazova modulacni slozka Theta_t=0 pro m(t)>-1, Theta_t=pi pro m(t)<-1;
% m(t)nesmi byt premodulovany >1

R_t=abs(1+m_t); % amplitudova modulacni slozka 
if (m_t>-1)     % fázová modulační složka
    Theta_t = 0;
else 
    Theta_t = pi;
end
v_t=R_t.*cos(2*pi*f_c*t+Theta_t); % pásmový (modulovaný) signál v(t)

g_t = R_t*exp(1j*Theta_t); % komplexní obálka g(t)

%--------------------------------------------------------------------------
%Výpočet frekvenčního spektra pásmového signálu pomocí funkce algoritmu FFT
N=length(v_t); % počet hodnot pásmového signálu v(t) 
v_f = (fftshift(fft(v_t)))./N; % komplexní vektor frekvenčního spektra v(t) 
k=-N/2:N/2-1; % pomocný výpočet symetrického pole osy x
f = k.*pocet_bodu*f_c./N; % výpočet x-ové osy - frekvence f[Hz]

V_amp = abs(v_f);           %amplitudové frekvenční spektrum v(t)
V_vykon = V_amp.^2;         %výkonové frekvenční spektrum v(t)

% Je-li nulová hodnota amplitudy na dané frekvenci je také fáze = 0
for q=1:N
    if ((abs(real(v_f(q))) < 1e-3) && (abs(imag(v_f(q))) < 1e-3)) 
        v_f(q)=0;   
    end;
end;
V_faze = angle(v_f);        %fázové frekvenční spektrum v(t)

%--------------------------------------------------------------------------
%Výpočet frekvenčního spektra komplexní obálky pomocí funkce algoritmu FFT
N1=length(g_t); % počet hodnot komplexní obálky g(t) 
g_f = (fftshift(fft(g_t)))./N1; % komplexní vektor frekvenčního spektra g(t) 
k1=-N1/2:N1/2-1; % pomocný výpočet symetrického pole osy x
f1 = k1.*pocet_bodu*f_c./N1; % výpočet x-ové osy - frekvence f[Hz]

G_amp = abs(g_f);           %amplitudové frekvenční spektrum g(t)
G_vykon = G_amp.^2;         %výkonové frekvenční spektrum g(t)
G_faze = angle(g_f);        %fázové frekvenční spektrum g(t)

%--------------------------------------------------------------------------
% GRAFY - ZOBRAZENÍ SIGNÁLŮ V ČASOVÉ OBLASTI
%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu modulačního signálu
figure;
subplot(3,1,1);
plot(t,m_t);
grid on;
title('Modulacní signál m(t)');
ylabel('m(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu komplexní obálky g(t)
subplot(3,1,2);
plot3(t,imag(g_t),real(g_t));
grid on;
title('AM modulace - komplexní obálka g(t)');
zlabel('reálná část - g(t)');
ylabel('imaginární část - g(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu pásmového (modulovaného) signálu
subplot(3,1,3);
plot(t,v_t);
grid on;
title('AM modulace - Pásmový signál v(t)');
ylabel('v(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% GRAFY - ZOBRAZENÍ SHV SIGNÁLŮ VE FREKVENČNÍ OBLASTI
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni výkonového frekvenčního spektra - spektrální hustota výkonu
%Pv(f) pásmového signálu v(t)
figure;
subplot(2,1,1);
stem(f,V_vykon)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|P_v|') 
grid on
title('SHV - Vykonove frekvencni spektrum pasmoveho (modulovaneho)signalu v(t)')

%vykresleni výkonového frekvenčního spektra - spektrální hustota výkonu
%Pg(f) komplexní obálky g(t)
subplot(2,1,2);
stem(f1,G_vykon)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|P_g|') 
grid on
title('SHV - Vykonove frekvencni spektrum komplexní obálky g(t)')