模擬FM調(diào)制的通信傳輸完整系統(tǒng)

1、模擬FM調(diào)制的通信傳輸系統(tǒng)一、課程設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)通信原理課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合和總結(jié)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)認(rèn)識(shí)和理解通信系統(tǒng)，掌握信號(hào)是怎樣經(jīng)過(guò)發(fā)端處理、被送入信道、然后在接收端還原。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴(lài)。要求學(xué)生掌握通信原理的基本知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)的通信仿真的方法實(shí)現(xiàn)某種傳輸系統(tǒng)。能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的具體要求，掌握軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的具體方法、步驟和技巧。對(duì)一個(gè)實(shí)際課題的軟件設(shè)計(jì)有基本了解，拓展知識(shí)面，激發(fā)在此領(lǐng)域中繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究的興趣，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程做準(zhǔn)備。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)基本的通信系統(tǒng)的應(yīng)用程序，進(jìn)行模擬調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸

2、系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)與仿真。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。圖1通信系統(tǒng)一般模型信息源（簡(jiǎn)稱(chēng)信源）的作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始信號(hào)。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(chēng)為基帶信號(hào)。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(guò)程。信號(hào)通過(guò)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(lái)的頻率范圍，這就是解調(diào)的過(guò)程。釅錒極額閉信號(hào)在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程總會(huì)受到噪聲的干擾，通信系統(tǒng)中沒(méi)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(chēng)為加性噪聲。噪聲對(duì)于信號(hào)的傳輸是有害的，它能使模

3、擬信號(hào)失真。在本仿真的過(guò)程中我們假設(shè)信道為高斯白噪聲信道。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。一方面，通過(guò)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(guò)調(diào)制可以提高信號(hào)通過(guò)信道傳輸時(shí)的抗干擾能力，同時(shí)，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(hào)的帶寬不同，因此調(diào)制影響傳輸帶寬的利用率?？梢?jiàn)，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(guò)程中我們選擇用調(diào)頻調(diào)制方法進(jìn)行調(diào)制。謀蕎摶篋飆鐸懟類(lèi)蔣薔。調(diào)制過(guò)程是一個(gè)頻譜搬移的過(guò)程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置而解調(diào)是將位于載頻的

4、信號(hào)頻譜再搬回來(lái)，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。在本仿真的過(guò)程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。所有的仿真用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)的信道都假設(shè)為高斯白噪聲信道并用程序畫(huà)出調(diào)制信號(hào)，載波，已調(diào)信號(hào)、解調(diào)信號(hào)的波形。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。三、設(shè)計(jì)原理1、FM調(diào)制模型的建立r/j(/)$mFM圖2FM調(diào)制模型其中，m(t)為基帶調(diào)制信號(hào)，設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)二Acos(2兀fm)設(shè)正弦載波為c(t)二cos(2兀fct)信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為&2。2、調(diào)制過(guò)程在調(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)m(t)成正比例變化

5、，即d9(t)dtrad/式中，Kf為調(diào)頻靈敏度(-/(sV)。這時(shí)相位偏移為9(t)=KfIm(T)dT則可得到調(diào)頻信號(hào)為sFM(t)=Acos叫+Kf3、FM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)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)方式在本仿真的過(guò)程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴(lài)。圖3FM解調(diào)模型2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5所示。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

6、出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來(lái)限制帶外噪聲，使調(diào)頻信號(hào)順利通過(guò)。鑒頻器中的微分器把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波，然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過(guò)低通濾波器取出調(diào)制信號(hào)?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。4、解調(diào)過(guò)程設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為St(t)=SFM(t)=Acos(ct+KfLm(t)dt)g微分器的作用是把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波。微分器輸出為S(t)=化(t)=dSfm(t)ddtdt=一c+K嚴(yán)(t)sin(ct+Kftm(t)dt)g包絡(luò)檢波的作用是從輸出信號(hào)的幅度變化中檢出調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器輸出為So(t)=Kdc+Km(t)=Kd叭+KdKm(t)Kd稱(chēng)為鑒頻靈敏度(%),是已調(diào)信號(hào)單位頻偏對(duì)

7、應(yīng)的調(diào)制信號(hào)的幅度,經(jīng)低通濾波器后加隔直流電容，隔除無(wú)用的直流，得預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。m(t)=KKrn(t)odf5、高斯白噪聲信道特性設(shè)正弦波通過(guò)加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為r(t)=Acos(ct+0)+n(t)其中，白噪聲n(t)的取值的概率分布服從高斯分布。MATLAB本身自帶了標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的內(nèi)部函數(shù)randn。randn函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)序列服從均值為m=0，方差b2=1的高斯分布。正弦波通過(guò)加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為r(t)=AcosQt+0)+n(t)故其有用信號(hào)功率為S=A2噪聲功率為信噪比丿N滿(mǎn)足公式B二101OG1O（SN）則可得到公式A2b2=210io我們可以通過(guò)這個(gè)

8、公式方便的設(shè)置高斯白噪聲的方差。結(jié)束2、源程序：Jclearallclc%FM調(diào)制dt=0.001;t=0:dt:1.5;am=5;fm=5;mt=am*cos(2*pi*fm*t);fc=50;ct=cos(2*pi*fc*t);kf=10;int_mt(1)=0;fori=1:length(t)-1int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;endsfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%添加高斯白噪聲sn2=30;sn=0;db二am2/(2*(10(sn/10);n=sqrt(db)*randn(size(t);nsfm=n+sfm;

9、%FM解調(diào)fori=1:length(t)-1diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i)./dt;enddiff_nsfmn=abs(hilbert(diff_nsfm);zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn)/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;%時(shí)域到頻域轉(zhuǎn)換ts=0.001;fs=1/ts;df=0.25;%對(duì)調(diào)制信號(hào)m(t)求傅里葉變換m=am*cos(2*pi*fm*t);fs=1/ts;n1=fs/df;n2=length(m);n=2(max(nextpow2(nl),nextpow2(n2);M=f

10、ft(m,n);m=m,zeros(1,n-n2);df1=fs/n;M=M/fs;f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2;%對(duì)已調(diào)信號(hào)u求傅里變換fs=1/ts;n1=fs/df;n2=length(sfm);n=2(max(nextpow2(nl),nextpow2(n2);U=fft(sfm,n);u=sfm,zeros(1,n-n2);df1=fs/n;U=U/fs;%*figure(1)*figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,mt);xlabel(時(shí)間t);title(調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖)；subplot(3,1,2);plot(t,ct)

11、;xlabel(時(shí)間t);title(載波的時(shí)域圖)；subplot(3,1,3);plot(t,sfm);xlabel(時(shí)間t);title(已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖)；%*figure(2)*figure(2)subplot(2,1,1)plot(f,abs(fftshift(M)xlabel(頻率f)title(原調(diào)制信號(hào)的頻譜圖)subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U)xlabel(頻率f，)title(，已調(diào)信號(hào)的頻譜圖，)%*figure(3)*figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,mt);xlabel(，時(shí)間t，);title(，調(diào)

12、制信號(hào)的時(shí)域圖，);subplot(3,1,2);plot(t,sfm);xlabel(，時(shí)間t，);title(，無(wú)噪聲條件下已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖，)；nsfm=sfm;fori=1:length(t)-1diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i)./dt;enddiff_nsfmn=abs(hilbert(diff_nsfm);zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn)/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;subplot(3,1,3);plot(1:length(diff_nsfmn1)./1000,diff_nsfm

13、n1./400,，r，);xlabel(，時(shí)間t，);title(，無(wú)噪聲條件下解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖，)；%*figure(4)*figure(4)subplot(3,1,1)；plot(t,mt)；xlabel(，時(shí)間t，)；title(，調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖，);dbl二am2/(2*(10(sn2/10);n1=sqrt(db1)*randn(size(t);nsfm1=n1+sfm;fori=1:length(t)-1diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i)./dt;enddiff_nsfmn1=abs(hilbert(diff_nsfm1);zero=(max(d

14、iff_nsfmn)-min(diff_nsfmn)/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm1),diff_nsfm1);xlabel(時(shí)間t);title(含大信噪比高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖)；subplot(3,1,3);plot(1:length(diff_nsfmn1)./1000,diff_nsfmn1./400,r);xlabel（時(shí)間t）;title（含大信噪比高斯白噪聲解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖）;3、仿真結(jié)果：五、總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程?；仡欉@一星期的課程設(shè)計(jì)，可以說(shuō)苦多于甜，但是可以學(xué)到很多東西，鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，還接觸了和諾課本上沒(méi)有的東西。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，才能不斷提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，在這次的課程設(shè)計(jì)中，可以說(shuō)是困難重重，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)