基于MATLAB的FM調(diào)制實(shí)現(xiàn)

垃肉儀孜#他呃垃肉儀孜#他呃AB建模與仿真建模與仿真MATLAB建模與仿真題目基于MATLAB的FM調(diào)制實(shí)現(xiàn)學(xué)院信息工程學(xué)院專業(yè)通信工程班級11通信工程學(xué)號11031姓名指導(dǎo)教師一、FM調(diào)制原理：FM屬于角度調(diào)制，角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，己調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。在本實(shí)驗(yàn)中使用正弦信號作為基帶信號進(jìn)行調(diào)制的分析.頻率調(diào)制的一般表達(dá)式［|］為：FM調(diào)制是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。FM調(diào)制模型的建立圖1FM調(diào)制模型其中，加⑴為基帶調(diào)制信號，設(shè)調(diào)制信號為m(t)=Acos(271fmt)設(shè)正弦載波為c(t)=COS(27Tfit)信號傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為圖2總體模型二調(diào)制過程的分析：在調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號的頻率去控制載波的頻率的變化，載波的瞬時(shí)頻偏隨調(diào)制信號〃7(f)成正比例變化，即垃肉初攸#饑業(yè)垃肉初攸#饑業(yè)AB建模與仿真垃肉初攸#饑業(yè)垃肉初攸#饑業(yè)AB建模與仿真呼=5）式中，&為調(diào)頻靈敏度（廠%?1/））。這時(shí)相位偏移為°（r）=K/jm（T）dT則可得到調(diào)頻信號為sw(f)二Acoso)ct+Kfm(i)dTFM調(diào)制1.對FM調(diào)制信號的頻譜分析cleai-allts=O.00125;cleai-allts=O.00125;t=0:ts:10-ts;am=10;fs=l/ts;df=fs/lengtli(t);msg=am*cos(2*pi*10*[0:0.01:0.99]);insg1=msg,*ones(l,fs/10);msg2=reshape(nisgl.\lJength(t));Pm=fft(msg2);f=-fs/2:df:fs/2-df;subplot(3,l,l)plot(t.fft(abs(Pm)))htle(，消息信號頻譜？m=fft(msg,1024);N=(0:lengtli(m)?1)*fs/length(m)-fs/2;subplot(3,l,2)plot(N,abs(m));htleC調(diào)制信號頻譜?)int_msg⑴=0;forii=l:length(t)-lint_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts;end%信號抽樣時(shí)間間隔%時(shí)間向量%抽樣頻率%伍的頻率分辨率%擴(kuò)展成取樣信號形式%求消息信號的頻譜%對1皿0進(jìn)行傅利葉變換%調(diào)制信號頻譜圖%消息信號積分%載波頻率%載波頻率kf^50:fc=250;垃肉儀攸第曲垃肉儀攸第曲EAB建模與仿真-1-1-1-1Sfin=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kPmt_msg);%調(diào)頻信號Pfin=fft(Sfin)/fs;%FM信號頻譜subplot(3丄3);plot(f,fftshift(abs(Pfm)))%畫出已調(diào)信號頻譜信號頻譜*)Pc=sum(abs(Sfin).A2)/length(Sfin)%己調(diào)信號功率Ps=sinn(abs(nisg2).A2)/length(msg2)%消息信號功率fin=50;%調(diào)制指數(shù)%調(diào)制信號帶寬%調(diào)制指數(shù)%調(diào)制信號帶寬W=2*(betaf4-l)*fin用FFT函數(shù)進(jìn)行傅利葉變換，進(jìn)行?傅立葉變化便分別得到調(diào)制信號與調(diào)制之后的FM信號的頻譜圖如下：xW5xW5消息信號頻譜調(diào)制信號頻譜TOC\o"1-5"\h\z600C[C[CC[c[:400--200--II0債~7宀，Jrh.一—一上一一—」Fv*2^,^:-500?400-300-200-1000100200300400500FM信號頻譜圖2-5通過頻譜圖的對照比較我們可以看出FM調(diào)制并不是使原正弦信號的頻譜

在原來位置上通過移動(dòng)得到調(diào)制波形，調(diào)制后的波形與調(diào)制前的完全不同，這證

建模與仿真明FM調(diào)制并不是線性的，而是非線性的。由圖像可知fft變換出來的圖形是左右對稱的。改變釆樣頻率對調(diào)制信號進(jìn)行分析采樣頻率分別為100H乙200H乙400HZ,800HZ時(shí)的時(shí)域信號波形采樣頻率為100HZ時(shí),時(shí)域信號的波形10.50-0.5-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91t(s)采樣頻率為200HZB!tr時(shí)域信號的波形1曲'lDlpelgs曲'lDlpelgs005-100.10.20.30.40.50.60.70.80.91t(s)采樣頻率為400H謝,時(shí)域信號的波形10.5-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91t(s)建模與仿貞采樣頻率為800H謝r時(shí)域信號的波形采樣頻率為800H謝r時(shí)域信號的波形1LLf\■■fLffLI、1V[VV700.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1t(s)?9ss[IIP?g專乏LLS麹米樣頻率分別為100H乙200HZ,400H乙800HZ時(shí)的頻域信號波形t(s)?9ss[IIP?g專乏LLS麹米樣頻率分別為100H乙200HZ,400H乙800HZ時(shí)的頻域信號波形100Hz采樣頻率FM信號的頻域頻譜50403020100-50-40-30?2001020304050頻率分量200Hz采樣頻率FM信號的頻域頻譜500-100?80-60-40-20020406080100頻率分呈403020O擔(dān)盼樸血?顯腥乏U.9SI建模與仿貞?3^hnlne昴熙乏LL0規(guī)5040400Hz采樣頻率建模與仿貞?3^hnlne昴熙乏LL0規(guī)5040400Hz采樣頻率FM信號的頻域頻譜3020100-200-150-100-50050100150200頻率分量800Hz采樣頻率FM信號的頻域頻譜50403020100-400-300-200-1000100200300400頻率分呈載波頻率不變，改變釆樣頻率后，如果將采樣頻率取的太小，到小于兩倍的載波頻率，MATLAB軟件將不能輸出波形，說明采樣頻率只有在大于兩倍載波在頻域內(nèi)，信號的能量主要集中在釆樣頻率為|100|HZ的范圍內(nèi)，可以看出釆用等位置采樣方法進(jìn)行周期釆樣，頻率隨機(jī)波動(dòng)的大小不會(huì)產(chǎn)生譜分析誤差，當(dāng)頻率隨機(jī)波動(dòng)水平較大時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致功率譜峰值的顯著降低,。加入噪聲，繪制出加入噪聲后的FM信號的時(shí)頻圖，并對其進(jìn)行分析噪聲對信號的影響。設(shè)其載波頻率fc=150;采樣頻率fs二800;調(diào)制信號x=sin(2*pi*30*t);FM信號y=modulate(x,fc,fs,'FM');利用yl=y+awgn(y,1,0);加入噪聲。得到其時(shí)域波形圖如下：歹溝初攸#他吐歹溝初攸#他吐AB建模與仿真歹溝初攸#他吐歹溝初攸#他吐AB建模與仿真FM信號加入噪聲的時(shí)域波形圖通過b=fft(yl,1024)；f=(0:length(b)-1)*fs/length(b)-fs/2;對y進(jìn)行傅利葉變換，得到加入噪聲后的FM信號頻譜為:FM信號加入噪聲的頻譜圖通過對函數(shù)yl=y+awgn(y,10,0)改變信噪比后，信噪比由1變?yōu)?0,得到信噪比為10的時(shí)域圖為：信噪比改為10的時(shí)域圖頻譜圖為:建模與仿真信噪比改為10的頻域圖通過對函數(shù)yl二y+awgn(y,20,0)改變信噪比后，信噪比由10變?yōu)?0,得到信噪比為20的時(shí)域圖為：::UT信噪比改為20的時(shí)域圖頻域圖為：(-ruSHsd“?0504030202I—W?300-200-nooo1ooFrequence<Mz)(-ruSHsd“?0504030202I—W?300-200-nooo1ooFrequence<Mz)200信噪比改為20的頻域圖加入噪聲后時(shí)域波形與原來的時(shí)域波形相比，波形明顯失真，波形不僅不如

建模與仿真原本波形般規(guī)則，而且曲線之間還出現(xiàn)了為鏈接在一起的斷裂，但隨著信噪比的增大，與原有的波形的相似度也增大了，說信噪比越大，噪聲對信號的影響也變小了。從加入噪聲的圖形與未加入噪聲的對比中我們還可以看出噪聲對時(shí)域圖的變化明顯比頻域圖的變化更為突出，白噪聲在整個(gè)頻譜內(nèi)每個(gè)頻點(diǎn)的能量為常數(shù)，且基本恒定，所以他對于時(shí)域的影響更大。通過對噪聲的理解我們可以知道對于調(diào)頻系統(tǒng)來說，增加傳輸帶寬就可以改善抗噪聲性能。調(diào)頻方式的這種以帶寬取信噪比的特性是十分有益的分析信噪聲比大于多少的情況下，噪聲會(huì)完全淹沒在信號中，在接收端,解調(diào)出來的信號和沒有加入噪聲時(shí)傳輸?shù)浇邮斩说男盘杻汉跬耆恢略O(shè)置信噪比在10db,15db,25db,30db,,40db,,50db,80db原始消息信號原始消息信號無噪聲時(shí)的解調(diào)信號TOC\o"1-5"\h\z20ILILIILILl:、『、ci、f?『、r|『、「、i0—II,IIIII'I?IIII”JIII■-201[1[[c[c[:-1000-800-600-400-20002004006008001000信噪比為10dB時(shí)的解調(diào)信號20_|r-rrmrr—nn—；?——tn——3阿KJfffMmKmSfiWraw昭函顧i袖幵?-20c1c((c[c[；-1000-800-600-400-20002004006008001000無噪聲時(shí)的解調(diào)信號-1000-800-600-400-20002004006008001000信噪比為15dB時(shí)的解調(diào)信號20無噪聲時(shí)的解調(diào)信號-1000-800-600-400-20002004006008001000信噪比為15dB時(shí)的解調(diào)信號20綣00-800-600-400-2002004006008001000歹溝儀以#饑嘰歹溝儀以#饑嘰AB建模與仿真歹溝初孜#?歹溝初孜#?^MATLAB建模與仿真原始消息信號無噪聲時(shí)的解調(diào)信號20c[C[[C——Q—I」?II—ILI*I?IIII*L，I■-20L[[[[1[c[:-1000-800-600-400-20002004006008001000信噪比為25dB時(shí)的解調(diào)信號20LLLLLLL0onrrrrrrrrrYU-1000-800-600-400-20002004006008001000原始消息信號原始消息信號

原始消息信號20libIrLrI1020-10200s~rrrrmrXr丁r-00-800-600-400-2000200無噪聲時(shí)的解調(diào)信號400