FM调制解调系统设计与仿真lin..doc
《FM调制解调系统设计与仿真lin..doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《FM调制解调系统设计与仿真lin..doc(92页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateFM调制解调系统设计与仿真lin.FM调制解调系统设计与仿真lin.课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: FM信号的仿真分析初始条件:调制信号:分别为300Hz正弦信号和三角波信号;载波频率:30kHz;解调方式:同步解调。要求完成的主要任务:要求能够熟练应用MATLAB语言编写基本的通信系统的应用程序,进行模拟调制系统,数字基带信号的传输系统
2、的建模、设计与仿真。所有的仿真用MATLAB程序实现,系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道。画出以下三种情况下调制信号、已调信号、解调信号的波形、频谱以及解调器输入输出信噪比的关系曲线;(调制指数=0.5;调制指数=1;调制指数=3时间安排:1、2013年12 月19 日,布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2013 年12 月19 日至2013 年12 月20 日,方案选择和电路设计。3、2013 年12 月21 日至2013 年12月25 日,电路调试和设计说明书撰写。4、2014 年 1 月8 日,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。指导教师签名:年月日系主任(或责任
3、教师签名:年月日目录摘要I ABSTRACT II一.通信系统介 (1二.FM调制解调系统设计 (32.1MATBLAB简介 (32.2 FM调制模型的建立 (32.3 FM调制仿真结果 (62.4 FM解调模型的建立 (62.5 解调过程分析 (72.6高斯白噪声信道特性 (82.7信噪比分析 (92.8调频系统的抗噪声性能分析 (10三.仿真实现 (123.1 MATLAB源代码 (123.2MATLAB仿真结果及分析 (12四.心得体会 (14五.参考文献 (14摘要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
4、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,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MATLAB,利用MATLAB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
5、设计中,系统开发平台为Windows7,在该平台运行MATLAB程序完成了对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MATLAB 噪声AbstractModulation has a very important role in the communication system . Modulation, can be used to not only move the spectrum , the spectrum of the modulated signal is moved to a desired position so as to convert
6、the modulated signal suitable for transmission of modulated signals,but also it significantly affect the validity of the transmission system and the transmission reliability . Often determines the performance of the modulation scheme of a communication system . FM modulated signal is Non-linear move
7、ment of spectrum . it also has the coherent demodulation and non-coherent demodulation of two ways.Simulation Software This course is designed for use as MATLAB, the use of M-files MATLAB integrated environment , write a program to achieve the simulation of FM signals , and were drawn out of the bas
8、eband signal , the carrier signal, modulated signal domain waveform and frequency domain waveforms ; were drawn further modulated signal superimposed on the noise signal, a synchronization signal and demodulates the first time domain waveform of the demodulated baseband signal ; final output SNR plo
9、t FM input baseband signal after the modulation and demodulation system of relations and, through comparison with the theoretical results to analyze waveforms and noise affect the correctness of the simulation process of modulation and demodulation of the FM signal demodulation . In the course desig
10、n , system development platform for Windows7, the platform running MATLAB program completed and FM modulation and demodulation noise superimposed on the demodulation results after observation and analysis .Keywords : FM Modulation Demodulation MATLAB Noise一.通信系统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
11、的地。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1所示。图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。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
12、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。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。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输时的抗干扰能力,同时,它还和传输效率有关。具体地讲,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
13、过程中我们选择用调频调制方法进行调制。信息源 发送设备 信 道接受设备 信息源 噪声源 发送端接收端 信道调制过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。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来,并且不失真地恢复出原始基带信号。在本仿真的过程中我们选择用相干解调方法进行解调。角度调制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
14、信和蜂窝电话系统等。本次课设中使用功能强大的MATLAB仿真软件对FM信号进行仿真分析。6max(K dt t m f 二.FM 调制解调系统设计2.1 MATBLAB 简介MATLAB 的名称源自Matrix Laboratory ,它的首创者是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve Moler 博士,他也是生产经营MATLAB 产品的美国Mathworks 公司的创始人之一。MATLAB 是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB 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。
15、MATLAB 与其它计算机高级语言如C ,C+等相比,MATLAB 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MATLAB 十分容易。MATLAB 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MATLAB 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。2.2 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
16、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再进行频率调制。根据调制后已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。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: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。 图2 FM 间接调制模型其中,m(t为基带调制信号,设调制信号为m(t=cos(2*pi*fm*t设正弦载波为c(t=cos(2*pi*fc*t在调制时,调制信号的频率去控制载波的频率的变化,载波的瞬时频偏随
17、调制信号m(t成正比例变化,即:dt t m k t t tf +=00(式中,f K 为调频灵敏度。 这时相位偏移为dt t m k t t tf (00+=则可得到调频信号为(cos(u 00FM dt t m k t U t tf c +=FM 的频谱的计算:可以看出FM 的频谱与(f n m J 的值有关。mmf m =1204202cos (2(4cos (22cos (2(sin cos(+=+=+=n f n f f f f f tn m J m J t m J t m J m J t m12(53112sin(25sin (23sin (2sin (2sin sin(+=+=+
18、=n f n f f f f tn m J t m J t m J t m J t mtn m J A t V k t A t c n f n f c FM (cos (sin cos (U _+=+=+=其信号带宽为 +=1(2f m B 调制信号产生的部分M 文件如下:fc=30000; %载波频率 ct=cos(2*pi*fc*t; %载波信号 am=1; %调制信号幅度 fm=300; %调制信号频率 mt_sin=am*cos(2*pi*fm*t; %正弦波 mt_tri=sawtooth(2*pi*fm*t,0.5; %三角波 mf=1; %调制指数,可调int_mt_sin(1=
19、0; %正弦波积分 for i=1:length(t-1int_mt_sin(i+1=int_mt_sin(i+mt_sin(i*dt; endint_mt_tri(1=0;for i=1:length(t-1 %三角波积分 int_mt_tri(i+1=int_mt_tri(i+mt_tri(i*dt; endsfm_sin=am*cos(2*pi*fc*t+mf*2*pi*fm*int_mt_sin; sfm_tri=am*cos(2*pi*fc*t+mf*2*pi*fm*int_mt_tri;2.3 FM 调制仿真结果 图3 FM 调制2.4 FM 解调模型的建立由前述公式知道输入调频信
20、号为(cos(u 00FM dt t m k t U t tf c +=相干载波为c(t=cos(2*pi*fc*t乘法器的作用是把调频信号变成有多种频率的波的混合,乘法器输出为2c o s 1(212s i n 21(t dt t m K t t s c f c p -*+-= 经低通滤波器后取出器低频分量为dt t m K t s f d =(21( 在经过微分器,即得出解调出的基带信号:(21(0t m K t m f =相干解调可以恢复出原来的基带信号,而且要求本地载波与调制载波同步,否则会使解调信号失真。2.5 解调过程分析在这次的解调设计中,采用MATLAB 自带的解调函数demo
21、d 对已调信号进行解调。该函数使用形式如下所示: Z = demod(Y ,Fc,Fs,Method其中,Y 为输入的调频波函数,Fc 、Fs 分别为载波频率和抽样频率,而且要满足Fc 2Fs ,Method 为调制方式。FM 解调的M 文件部分代码如下: y_sin=demod(sfm_sin,fc,Fs,fm; y_tri=demod(sfm_tri,fc,Fs,fm; yyn_sin=demod(yn_sin,fc,Fs,fm; yyn_tri=demod(yn_tri,fc,Fs,fm;通过M 文件绘制出大、小信噪比解调的输出波形如下: 图4小信噪比时的FM 解调 图5 大信噪比时的F
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- FM 调制 解调 系统 设计 仿真 lin
限制150内