FM的调制解调.docx

《FM的调制解调.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FM的调制解调.docx（26页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、目录1摘要2ABSTRACT31 弓I言42 .FM调制系统的介绍及设计52.1 通信系统的简介52.2 FM调制模型的建立62.3 FM调制仿真结果93 .FM解调系统的介绍及设计123.1 FM解调模型的建立123.2 解调过程分析123.3 FM解调的部分程序及波形134 .高斯白噪声信道特性175 .调频系统的抗噪声性能分析196 .MAT1AB源代码217 .心得体会268 .参考文献27调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响

2、，调制方式往往决定了一个通信系统的性能。FM信号的调制属于频谱的非线性搬移，它的解调也有相干和非相干解调两种方式。本课程设计使用的仿真软件为MAT1AB7.0,利用MAT1AB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM信号的仿真分析，并分别绘制出基带信号、载波信号、已调信号的时域波形和频域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号、同步解调前信号和解调后基带信号的时域波形；最后绘出FM基带信号调制和解调系统后的输入输出信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调过程的正确性及噪声对FM信号解调的影响。在课程设计中，系统开发平台为WindOWSXp,在该平台运行MAT1AB程序

3、完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察和分析。关键词FM；调制；解调；MAT1AB7.0；噪声AbstractModu1ationinacommunicationsystemhasextreme1yimportantro1e.Throughthemodu1ation,noton1ycanfrequencyshift,themodu1ationsigna1spectrumismovedtowant,thuswi11positionmodu1ationsigna1isconvertedintosuitab1efortransmissionofthesigna1,andithasatt

4、unetothetransmissioneffectivenessandre1iabi1ityoftransferringhavingverybigeffect,modu1ationmethodoftendeterminesacommunicationsystemperformance.FMsigna1smodu1ationofnon1inearshift,be1ongtothespectrumofitsdemodu1ationa1sohavecoherentandincoherentdemodu1ationintwoways.Thecourseisdesignedtousesimu1atio

5、nsoftwareforMAT1AB7.0,useofMAT1ABintegrationenvironmentofMfi1es,writeaprogramtorea1izeFMsigna1softhesimu1ationana1ysis,anddrawthebasebandsigna1respective1y,carriersigna1,a1readyadjustab1esigna1andthetimedomainwaveformfrequencydomainwaveform;Furtherrespective1ytomapouta1readyadjustab1esigna1afteraddi

6、ngnoisesigna1,synchronousdemodu1ationsigna1demodu1ationbeforeandafterbasebandsigna1tempora1profi1e,Fina11ydrawFMbasebandsigna1modu1ationanddemodu1ationsystemaftertheinput/outputSNR,andthere1ationshipwiththetheoretica1resu1tswavecontrasttoana1yzethesimu1ationmodu1ationanddemodu1ationprocessaccuracyan

7、dnoiseonFMsigna1demodu1ationoftheinf1uence.Inthecurricu1umdesign,systemdeve1opingp1atformforWindowsXp,onthisp1atformoperationMAT1ABfinishedtoFMmodu1ationanddemodu1ationofaddingnoiseandaftertheobservationandana1ysisresu1tsdemodu1ation.Keywords：FM,Modu1ation,Demodu1ation,MAT1AB7.0,noise1 .引言在通信系统中，调制过

8、程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程，即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。信号的接收端就是通过解调来还原已调制信号从而读取发送端发送的信息。因此信号的解调对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。角度及解调电路不同于频谱线性搬移电路。它是用低频信号去调制高频振荡的相角，或是从已调波中解出调制信号所进行的频谱变换，这种变换不是线性变换，而是非线性变换。因此，我们把角度调制及调角波的解调电路称为频谱非线性变换电路。FM在通信系统中的使用非常广泛。FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。本次课设中使用功能强大的

9、MAT1AB仿真软件对FM信号进行仿真分析。MAT1AB的名称源自Matrix1aboratory,它的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的C1eveMo1er博士，他也是生产经营MAT1AB产品的美国Mathworks公司的创始人之一。MAT1AB是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MAT1AB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而使其被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作中。MAT1AB与其它计算机高级语言如C,C+等相比，MAT1AB语言编程要简洁得多，编程语句更加接近数学描述，可读性好，其强大的图形功能和可视化数据处

10、理能力也是其它高级语言望尘莫及的。对于具有任何一门高级语言基础的学生来说，学习MAT1AB十分容易。MAT1AB使得人们摆脱了常规计算机编程的繁琐，让人们能够将大部分精力投入到研究问题的数学建模上。可以说，应用MAT1AB这一数学计算和系统仿真的强大工具，可以使科学研究的效率得以成百倍的提高。2 .FM调制系统的介绍及设计2.1 通信系统的简介通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。通信系统对信号进行两种基本变换：第一、要把发送的消息要变换成原始电信号。第二、将原始电信号调制到频率较高的载频上,使其频带适合信道的传输。调制前和解调后的信号称为基带信号，己调

11、信号也称为频带信号。对于任何一个通信系统,均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图2-1所示）。图2-1通信系统一般模型信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。信息源和发送设备统称为发送端。发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。信号通过信道传

12、输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。模拟系统框图如下图2-2所示：模拟系统框图：调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传

13、输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定一个通信系统的性能。在本仿真的过程中我们选择用调频调制方法进行调制。角度调制及调角波的解调电路是频谱非线性变换电路，所以要采用与调幅电路不同的方法来对基带信号进行调制和解调。在本仿真的过程中我们选择用同步解调方法进行解调。2.2 FM调制模型的建立从频率调制的相位与频率关系可以看出，调频信号可通过直接调频和间接调频两种方法得到，所谓间接调频就是先对调制信号积分再调相而得到。同样,调相信号也可以通过直接调相和间接调相两种方法得到，间接调相就是先对调制信号进行微分

14、再进行频率调制。根据调制后己调信号的瞬时相位偏移的大小，可将角度调制分为宽带调制（宽带调频和宽带调相）和窄带调制（窄带调频和窄带调相）O如果调频信号或调相信号的最大瞬时相位偏移保持在很小的范围内，一般小于30即满足条件:K/加小-公式(2-1)jmax6时，则称为窄带调频或窄带调相。当上述条件不满足时，就称为宽带调频或宽带调相。FM积分调相图2-3FM间接调制模型其中，加为基带调制信号，设调制信号为m(t)=cos(2*pi*fm*t)公式(2-2)设正弦载波为c(t)=COS(2*pi*fc*t)公式(2-3)信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为b?。在调制时，调制信号的频率去控制载波的频

15、率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号ZWa)成正比例变化,即：GQ)=0+kfui(t)公式(2-4)式中，描为调频灵敏度。这时相位偏移为。=卬+&，CQ)力公式(2-5)公式(2-6)则可得到调频信号为UFMQ)=UCCOSQZ+的0q0)M公式(2.6)FM的频谱的计算：CoS(Znrsinr)=J0(mf)+2J2(mf)cos2r2J4(/z-)cos4r+=702J211(mz)cos2zr”=1公式(2-7)srn(mfsinr)=271(w7)sinr+2J3(Wy)sin3r+275(wz)sin5r+OO=2J(2m+1)(nf)sin(2+1)z/1=0公式(2-8)却VSinCfUFM=Ac。，et+00公式(2-9)=AZt/(啊)cos(q.+n.)t可以看出FM的频谱与叫)的值有关。其信号带宽为8=2。勺+1)。公式(2-9)FM的频谱理论值无穷大，但可根据调频指数分为宽带调频和窄带调频。在MAT1AB程序中利用自建的积分函数实现对调制信号的间接调频，部分程序如下所示：%*FM调制*t0=0;t1=0.01;%调制信号的时域范围f