完整版FM調(diào)制與解調(diào)

1、實訓(xùn)報告FM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)一、目的FM在通信系統(tǒng)中的使用非常廣泛。FM廣泛應(yīng)用于高保真音樂廣播、電視伴音信號的傳輸、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)等。本設(shè)計主要是利用matlabs成環(huán)境下的M文件，編寫程序來實 現(xiàn)FM調(diào)制與解調(diào)過程，并分別繪制出基帶信號，載波信號，已調(diào)信 號的時域波形；再進(jìn)一步分別繪制出相干解調(diào)后解調(diào)基帶信號的時域 波形。該設(shè)計使用系統(tǒng)開發(fā)平臺為 Windows XP ,程序運(yùn)行平臺使用Win dows XP,程序設(shè)計語言采用MATLAB運(yùn)行程序完成對FM調(diào)制和解調(diào)結(jié)果的觀察。通過該本次設(shè)計，達(dá)到了實現(xiàn)FM信號調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的仿真目的。二、工作原理與計算通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信息

2、源發(fā)送到一個或多個目的地。對于任何個通信系統(tǒng)，均可視為由發(fā)送端、信道和接收端三大部分組成（如圖1所示）。16佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院圖1通信系統(tǒng)一般模型發(fā)送設(shè)備的作用產(chǎn)信息源的作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始信號, 生適合傳輸?shù)男盘?，信息源和發(fā)送設(shè)備統(tǒng)稱為發(fā)送端。發(fā)送端將信息 直接轉(zhuǎn)換得到的較低頻率的原始電信號稱為基帶信號。 通?；鶐盘柌灰酥苯釉谛诺乐袀鬏?。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端需將基帶信號的 頻譜搬移（調(diào)制）到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸。這就是調(diào) 制的過程。信號通過信道傳輸后，具有將信號放大和反變換功能的接 收端將已調(diào)制的信號搬移（解調(diào)）到原來的頻率范圍，這就是解調(diào)的 過程。調(diào)制過程是

3、一個頻譜搬移的過程，它是將低頻信號的頻譜搬移到 載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號頻譜再搬回來， 并且不失真地 恢復(fù)出原始基帶信號。在本仿真的過程中我們選擇用非相干解調(diào)方法 進(jìn)行解調(diào)。2.1 FM調(diào)制原理調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。 一方面，通過調(diào)制可以把基 帶信號的頻譜搬移到所希望的位置上去，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成適合 于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號。 另一方面，通過調(diào)制可 以提高信號通過信道傳輸時的抗干擾能力， 同時，它還和傳輸效率有 關(guān)。具體地講，不同的調(diào)制方式產(chǎn)生的已調(diào)信號的帶寬不同，因此調(diào) 制影響傳輸帶寬的利用率?？梢姡{(diào)制方式往往決定一個通信系統(tǒng)的 性能2.2 FM解

4、調(diào)原理調(diào)制信號的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅僅 適用于窄帶調(diào)頻信號，且需同步信號，故應(yīng)用范圍受限；而非相干解 調(diào)不需同步信號，且對于 NBFM言號和 WBFMI號均適用，因此是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。三、步驟3.1調(diào)制過程在本仿真的過程中我們選擇用 FM調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制模型如圖2必）圖2 FM調(diào)制模型調(diào)制信號產(chǎn)生的M文件:dt=0.001;設(shè)定時間步長t=0:dt:1.5;滬生時間向am=15;設(shè)定調(diào)制信號幅度J可更改fm=15;設(shè)定調(diào)制信號頻率J可更改mt=am*cos(2* pi *fm*t);生成調(diào)制信號fc=50;設(shè)定載波頻率J可更改ct=cos(2* pi *f

5、c*t);生成載波kf=10;設(shè)定調(diào)頻指數(shù)in t_mt(1)=0;for i=1:le ngth(t)-1in t_mt(i+1)=i nt_mt(i)+mt(i)*dt;end sfm二am*cos(2* pi*fc*t+2* pi*kf*i nt_mt);%寸mt進(jìn)行積分9調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信號通過M文件繪制出調(diào)制過程如圖3.載波的時域圖3.2解調(diào)過程在本仿真的過程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖4所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信號和噪聲，限幅器是為了消除接收信號在幅度 上可能出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來限制帶外噪聲， 使調(diào)頻然

6、后信號順利通過。鑒頻器中的微分器把調(diào)頻信號變成調(diào)幅調(diào)頻波,由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過低通濾波器取出調(diào)制信號。圖4 FM解調(diào)模型微分器通過程序?qū)崿F(xiàn)，代碼如下:for i=1:le ngth(t)-1接受信號通過微分器處理diff_sfm(i)=( nsfm(i+1)-sfm(i)./dt;end變換,diff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert通過M文件繪制出解調(diào)的過程如圖5：調(diào)制信號的時域己調(diào)信號的時域圖解調(diào)信號的時域圖圖5 FM解調(diào)過程四、問題解決方法4.1仿真程序%FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)MATLAB源 代碼%*始化 *echooffcloseall

7、clearallclc%*fm調(diào)制 *dt=O.OO1;設(shè)定時間步長t=0:dt:2;產(chǎn)生時間向量am=4;設(shè)定調(diào)制信號幅fm=2;設(shè)定調(diào)制信號頻生成調(diào)制信號mt=am*cos(2* pi *fm*t);fc=50;設(shè)定載波頻率ct=cos(2* pi *fc*t);生成載波kf=10;設(shè)定調(diào)頻指數(shù)in t_mt(1)=0;for i=1:le ngth(t)-1求信號m(t)in t_mt(i+1)=i nt_mt(i)+mt(i)*dt;的積分end調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信調(diào)制信號sfm=am*cos(2* pi*fc*t+2* pi*kf*i nt_mt);%*fm角軍調(diào) *for i=1:le

8、 ngth(t)-1過微分器處理diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;end%hilbertdiff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm);變換，求絕對值得到瞬時幅度(包絡(luò)檢波)zero=(max(diff_sfm n)-mi n( diff_sfm n) )/2;diff_sfm n1二difl_sfm n-zero;*顯示稈.序 *%*f igure(1) *figure(1)sub plot(3,1,1); plot(t,mt);繪制調(diào)制信號的時域圖xlabelC 時間 t);grid on;titleC調(diào)制信號的時域圖);sub plo

9、t(3,1,2); plot(t,ct);繪制載波的時域圖xlabelC 時間 t);grid on;titleC 載波的時域圖);sub plot(3,1,3); plot(t,sfm);繪制已調(diào)信號的時域圖xlabelC 時間 t);grid on;titleC已調(diào)信號的時域圖);%*f igure(2 )*figure (2)sub plot(3,1,1); plot(t,mt);繪制調(diào)制信號的時域圖xIabelC 時間 t);grid on;titleC調(diào)制信號的時域圖）;sub plot(3,1,2); plot(t,sfm);繪制已調(diào)信號的時域圖xlabelC 時間 t);grid

10、 on;titleC已調(diào)信號的時域圖）;nsfm=sfm;for i=1:le ngth(t)-1接受信號通過微分器處理diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm);%hilbert換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡(luò)檢波）zero=(max(diff_sfm n)-mi n( diff_sfm n) )/2;diff_sfm n1二difl_sfm n-zero;sub plot(3,1,3);繪制解調(diào)信號的時域圖p lot(1:le ngth(diff_sfm n1)./1000,diff_sfm n

11、1./400);xlabelC 時間 t);grid on;title（解調(diào)信號的時域圖）;4.2仿真結(jié)果圖六調(diào)制信號仿真圖aFilfi Edit iTi iv Frirt Tfr-ilT誹 Y：n 址即 M】pi.a&325 O 501? Id 1 s 1 fl圖七解調(diào)信號仿真圖五、結(jié)果（數(shù)據(jù)）與分析本次設(shè)計達(dá)到了實現(xiàn)FM信號調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的仿真目的。在這里使用正弦信號作為基帶信號進(jìn)行調(diào)制， 正弦信號形式簡單，便于產(chǎn) 生及接收。輸入的調(diào)制信號通過 FM調(diào)制之后，正弦信號波形發(fā)生了明顯的變化，與調(diào)制前的完全不同，這證明FM調(diào)制并不是線性的，而 是非線性的。解調(diào)后基本恢復(fù)了原調(diào)制信號波形，通過本次仿真，我對FM調(diào)制解調(diào)的概念又有了更深的了解，加強(qiáng)了我們對原來的通信 知識的鞏固，而且也熟悉了 MATLAB個工具如何進(jìn)行通信仿真有了更進(jìn)一步的了解，為以后用 MATLA做諸如此類的學(xué)習(xí)與研究打下了基礎(chǔ)。在這