%--------------------------------------------------------------------------
%           Výuková podpora přemětu Modulované signály
%--------------------------------------------------------------------------
%                       Program SMĚŠOVAČ
%--------------------------------------------------------------------------
% 
% Výpočet a grafické vykreslení modulovaného vysokofrekvenčního signálu 
% a zpracovaného signálu pomocí směšovače 
%
% Volitelný modulační (informační) signál a vysokofrekvenční nosná
% AM modulace 
% 
% 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=300; % nosná frekvence vysokofrekvenčního RF signálu
cas = 0.2; % čas průběhu simulace 
pocet_bodu=10; %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
vin_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)

%--------------------------------------------------------------------------
%--------------------------------------------------------------------------
% Zpracování pásmového signálu pomocí SMĚŠOVAČE

A0 = 1; % Amplituda signálu generovaného lokálním oscilátorem v0_t
f_0 = 100;    % frekvence signálu generovaného lokálním oscilátorem v0_t
v0_t=A0*cos(2*pi*f_0*t); %signál generovaný lokálním oscilátorem
% Ideální směšovač 
v1_t=vin_t.*v0_t;  % výpočet výstupního signálu z ideálního směšovače
v2_t=A0./2.*real((g_t).*exp(1j*2*pi*(f_c-f_0)*t));  % výpočet filtrovaného výstupního signálu z ideálního směšovače

%--------------------------------------------------------------------------

%Výpočet frekvenčního spektra pásmového signálu pomocí funkce algoritmu FFT
N=length(v1_t); % počet hodnot pásmového signálu v(t) 
v_fin = (fftshift(fft(vin_t)))./N; % komplexní vektor frekvenčního spektra vin(t) 
v_f1 = (fftshift(fft(v1_t)))./N; % komplexní vektor frekvenčního spektra v1(t) 
v_f2 = (fftshift(fft(v2_t)))./N; % komplexní vektor frekvenčního spektra v2(t) 
k1=-N/2:N/2-1; % pomocný výpočet symetrického pole osy x
f1 = k1.*pocet_bodu*f_c./N; % výpočet x-ové osy - frekvence f[Hz]

V_ampin = abs(v_fin);           %amplitudové frekvenční spektrum vin(t)
V_vykonin = V_ampin.^2;         %výkonové frekvenční spektrum vin(t)
V_amp1 = abs(v_f1);           %amplitudové frekvenční spektrum v1(t)
V_vykon1 = V_amp1.^2;         %výkonové frekvenční spektrum v1(t)
V_amp2 = abs(v_f2);           %amplitudové frekvenční spektrum v2(t)
V_vykon2 = V_amp2.^2;         %výkonové frekvenční spektrum v2(t)

% Je-li nulová hodnota amplitudy na dané frekvenci je také fáze = 0
for q1=1:N
    if ((abs(real(v_fin(q1))) < 1e-2) && (abs(imag(v_fin(q1))) < 1e-2)) 
        v_fin(q1)=0;   
    end;
end;
% Je-li nulová hodnota amplitudy na dané frekvenci je také fáze = 0
for q1=1:N
    if ((abs(real(v_f1(q1))) < 1e-2) && (abs(imag(v_f1(q1))) < 1e-2)) 
        v_f1(q1)=0;   
    end;
end;
% Je-li nulová hodnota amplitudy na dané frekvenci je také fáze = 0
for q1=1:N
    if ((abs(real(v_f2(q1))) < 1e-2) && (abs(imag(v_f2(q1))) < 1e-2)) 
        v_f2(q1)=0;   
    end;
end;
V_fazein = angle(v_fin);        %fázové frekvenční spektrum vin(t)
V_faze1 = angle(v_f1);        %fázové frekvenční spektrum v1(t)
V_faze2 = angle(v_f2);        %fázové frekvenční spektrum v2(t)

%--------------------------------------------------------------------------
% GRAFY - ZOBRAZENÍ SIGNÁLŮ V ČASOVÉ OBLASTI
%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu modulačního signálu
figure;
subplot(4,1,1);
plot(t,m_t);
title('Modulacní signál m(t)');
ylabel('m(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu pásmového (modulovaného) signálu
subplot(4,1,2);
plot(t,vin_t);
title('AM modulace - Vstupní pásmový signál v(t) do smesovace');
ylabel('v_i_n(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu pásmového (modulovaného) signálu
subplot(4,1,3);
plot(t,v1_t);
title('AM modulace - Výstupní pásmový signál v(t) ze smesovace');
ylabel('v_1(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% Vykreslení grafického časového průběhu pásmového (modulovaného) signálu
subplot(4,1,4);
plot(t,v2_t);
title('AM modulace - Výstupní filtrovaný pásmový signál v(t) ze smesovace');
ylabel('v_2(t)');
xlabel('t[s]');

%--------------------------------------------------------------------------
% GRAFY - ZOBRAZENÍ SIGNÁLŮ VE FREKVENČNÍ OBLASTI 
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni amplitudového frekvenčního spektra 
figure;
subplot(3,1,1);
stem(f1,V_ampin)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|W_m|')
grid on;
title('AM modulace - Amplitudové frekvencní spektrum vstupního pasmového signálu v_i_n(t) do smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni fázového frekvenčního spektra
subplot(3,1,2);
stem(f1,V_fazein)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('\Theta_m')
grid on
title('AM modulace - Fazove frekvencni spektrum vstupního pasmového signálu v_i_n(t) do smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni výkonového frekvenčního spektra
subplot(3,1,3);
stem(f1,V_vykonin)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|P_m|') 
grid on
title('AM modulace - Vykonove frekvencni spektrum vstupního pasmového signálu v_i_n(t) do smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni amplitudového frekvenčního spektra 
figure;
subplot(3,1,1);
stem(f1,V_amp1)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|W_m|')
grid on;
title('AM modulace - Amplitudové frekvencní spektrum výstupního pasmového signálu v_1(t) ze smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni fázového frekvenčního spektra
subplot(3,1,2);
stem(f1,V_faze1)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('\Theta_m')
grid on
title('AM modulace - Fazove frekvencni spektrum výstupního pasmového signálu v_1(t) ze smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni výkonového frekvenčního spektra
subplot(3,1,3);
stem(f1,V_vykon1)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|P_m|') 
grid on
title('AM modulace - Vykonove frekvencni spektrum výstupního pasmového signálu v_1(t) ze smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni amplitudového frekvenčního spektra 
figure;
subplot(3,1,1);
stem(f1,V_amp2)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|W_m|')
grid on;
title('AM modulace - Amplitudové frekvencní spektrum filtrovaného výstupního pasmového signálu v_2(t) ze smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni fázového frekvenčního spektra
subplot(3,1,2);
stem(f1,V_faze2)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('\Theta_m')
grid on
title('AM modulace - Fazove frekvencni spektrum filtrovaného výstupního pasmového signálu v_2(t) ze smesovace')
%--------------------------------------------------------------------------
%vykresleni výkonového frekvenčního spektra
subplot(3,1,3);
stem(f1,V_vykon2)
xlabel('f[Hz]')
ylabel('^F^R|P_m|') 
grid on
title('AM modulace - Vykonove frekvencni spektrum filtrovaného výstupního pasmového signálu v_2(t) ze smesovace')