基于matlab——simulink的fm調(diào)制解調(diào)

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1、1FM調(diào)制與解調(diào)原理1.1模擬通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介通信的目的是傳輸信息。通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信息源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地。通信系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行兩種基本變換：第一、要把發(fā)送的消息要變換成原始電信號(hào)。第二、將原始電信號(hào)調(diào)制到頻率較高的載頻上，使其頻帶適合信道的傳輸。調(diào)制前和解調(diào)后的信號(hào)稱為基帶信號(hào)，已調(diào)信號(hào)也稱為頻帶信號(hào)。對(duì)于任何一個(gè)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2-1所示）。信息源發(fā)送設(shè)備信道接受設(shè)備信息源噪聲源發(fā)送端接收端信道圖1-1通信系統(tǒng)一般模型信息源（簡(jiǎn)稱信源）的作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始信號(hào)。

2、根據(jù)消息的種類不同信源分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備的作用產(chǎn)生適合傳輸?shù)男盘?hào)，即使發(fā)送信號(hào)的特性和信道特性相匹配，具有抗噪聲的能力，并且具有足夠的功率滿足原距離傳輸?shù)男枨蟆Ｐ畔⒃春桶l(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(hào)稱為基帶信號(hào)。通?；鶐盘?hào)不宜直接在信道中傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端需將基帶信號(hào)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(hào)通過信道傳輸后，具有將信號(hào)放大和反變換功能的接收端將已調(diào)制的信號(hào)搬移（解調(diào)）到原來的頻率范圍，這就是解調(diào)的過程。信號(hào)在信道

3、中傳輸?shù)倪^程總會(huì)受到噪聲的干擾，通信系統(tǒng)中沒有傳輸信號(hào)時(shí)也有噪聲，噪聲永遠(yuǎn)存在于通信系統(tǒng)中。由于這樣的噪聲是疊加在信號(hào)上的，所以有時(shí)將其稱為加性噪聲。噪聲對(duì)于信號(hào)的傳輸是有害的，它能使模擬信號(hào)失真。在本仿真的過程中我們假設(shè)信道為高斯白噪聲信道。模擬系統(tǒng)框圖如下圖1-2所示：圖1-2模擬系統(tǒng)框圖調(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(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上去，從而將調(diào)制信號(hào)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(hào)。另一方面，通過調(diào)制可以提高信號(hào)通過信道傳輸時(shí)的抗干擾能力，同時(shí)，它還和傳輸效率

4、有關(guān)。不同的調(diào)制方式產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)的帶寬不同，因此調(diào)制影響傳輸帶寬的利用率。可見，調(diào)制方式往往決定一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。在本仿真的過程中我們選擇用調(diào)頻調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制。在本仿真的過程中我們選擇用同步解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。1.2FM調(diào)制模型的建立為基帶調(diào)制信號(hào)，設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)=cos(2*pi*fm*t)公式(1-1)設(shè)正弦載波為c(t)=cos(2*pi*fc*t)公式(1-2)信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為。在調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)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(hào)成正比例變化，即:公式(1-3)式中，

5、為調(diào)頻靈敏度。這時(shí)相位偏移為公式(1-4)公式(1-5)則可得到調(diào)頻信號(hào)為公式(1-6)FM的頻譜的計(jì)算：公式(1-7)公式(1-8)公式(1-9)可以看出FM的頻譜與的值有關(guān)。其信號(hào)帶寬為公式(1-10)FM的頻譜理論值無(wú)窮大，但可根據(jù)調(diào)頻指數(shù)分為寬帶調(diào)頻和窄帶調(diào)頻。1.3FM解調(diào)模型的建立調(diào)制信號(hào)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)即同步解調(diào)，僅僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)，故應(yīng)用范圍受限；而非相干解調(diào)不需同步信號(hào)，且對(duì)于NBFM信號(hào)和WBFM信號(hào)均適用，因此是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。但在本仿真的過程中我們對(duì)

6、窄帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，選擇用同步解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。圖2-1FM同步解調(diào)解調(diào)模型限幅器輸入為已調(diào)頻信號(hào)和噪聲，限幅器是為了消除接收信號(hào)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)頻信號(hào)順利通過。鑒頻器中的乘法器把調(diào)頻信號(hào)與相干載波相乘，然后由低通濾波器和微分器取出調(diào)制信號(hào)。解調(diào)過程分析由上述公式(2-6)知道輸入調(diào)頻信號(hào)為設(shè)相干載波為c(t)=cos(2*pi*fc*t)公式(1-11)乘法器的作用是把調(diào)頻信號(hào)變成有多種頻率的波的混合，乘法器輸出為公式(1-12)經(jīng)低通濾波器后取出器低頻分量為公式(1-13

7、)在經(jīng)過微分器，即得出解調(diào)出的基帶信號(hào)：公式(1-14)相干解調(diào)可以恢復(fù)出原來的基帶信號(hào)，而且要求本地載波與調(diào)制載波同步，否則會(huì)使解調(diào)信號(hào)失真。22FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)方案2.1調(diào)制模塊設(shè)計(jì)根據(jù)FM調(diào)制的原理，了解MATLAB軟件中的仿真工具Smulink中各個(gè)模塊的功能后，根據(jù)調(diào)制的原理框圖，使用SineWave產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，用幅度為3，頻率為100Hz，直接用FMModulatorPassband進(jìn)行調(diào)制，設(shè)置載波頻率為300Hz，頻率偏移為50Hz。在Smulink文件中調(diào)用相關(guān)模塊，連線后對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生FM調(diào)制信號(hào)。2

8、.2解調(diào)模塊設(shè)計(jì)利用FMDemodulatorPassband對(duì)調(diào)制的FM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。根據(jù)解調(diào)的原理框圖，經(jīng)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)信道中加高斯白噪聲和不加噪聲的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并把兩個(gè)解調(diào)出來的波形進(jìn)行對(duì)比。在Smulink中調(diào)用相應(yīng)的模塊，連接各個(gè)模塊，設(shè)置各個(gè)模塊的參數(shù)，并用sc