模拟通信调制解调技术的仿真实现

南昌工程学院

《通信原理》课程设计

题目模拟通信调制解调技术的仿真实现——

相角调制——频率调制

课程名称通信系统原理

系院信息工程学院

专业09通信工程

班级一班

学生姓名

学号

设计地点电子信息楼B405

指导教师侯友国

设计起止时间：2012年6月4日至2012年6月15日

目录

一、需求分析 (2)

二、系统总体设计 (2)

三、系统详细设计 (4)

1.解调过程分析 (4)

四、调试与维护 (5)

频率调制的Matlab演示源程序 (5)

六、参考文献 (8)

七、指导教师评阅（手写） (9)

)(K π

<<⎰dt t m 一、需求分析

在通信系统中，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。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MATLAB 仿真软件对FM 信号进行仿真分析。

二、系统总体设计

1.设计总思路

（1）首先熟练掌握通信仿真软件MATLAB 及其编程方法；

（2）根据DSB 调制原理，设计出实现框图，并根据实现框图，用MATLAB 程序实现；

（3）绘制出各种模拟调制技术的输入波形、频谱图、解调后输出波形图，并与

输入信号对比有什么区别，解释其原因。 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：

公式(2-1)

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2-1 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) 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2

σ。

在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号()m t 成正比例变化，即:

)

()(0t u k t f Ω+=ωω

式中，f K 为调频灵敏度。 这时相位偏移为

dt

t u k t t t

f

)()(0

0⎰

Ω+=ωθ

则可得到调频信号为

)

)(

cos()(u 0

0FM dt t u k t U t t

f

c ⎰

Ω+=ω

m

m

f

m

ω

ω∆=

FM 的频谱的计算：

可以看出FM 的频谱与

)

(f n m J 的值有关。

其信号带宽为Ω+=)1(2f m B 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。

三、系统详细设计

1.解调过程分析

由上述公式(2-6)知道输入调频信号为 )

)(cos()(u 0

0FM dt t u k t U t t

f

c ⎰

Ω+=ω

设相干载波为

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

[])

2cos 1()(2

1

2sin 21

)(t dt t m K t t s c

f

c p ω

ω-*+

-=⎰

∑∞1204202cos )(2)(4cos )(22cos )(2)()sin cos(+=Ω+

=+Ω+Ω+=Ωn f n

f f f f f t

n m J

m J t m J t m J m J t m

∑∞

0)12(531)12sin()(25sin )(23sin )(2sin )(2)sin sin(+=+Ω+=+Ω+Ω+Ω=Ωn f n f f f f t

n m J t m J t m J t m J t m

t n m J A t V k t A t c n f n f c FM )(cos )(sin cos )(U _

Ω+=⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡

Ω

Ω+

=∑∞

+∞

=ωω