FM窄帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)

00上盅電加年院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱(chēng)__FM（窄帶）調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計(jì).學(xué)一院 電子信息學(xué)院專(zhuān)業(yè) 通信工程"班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師定稿日期：2017年01月13日直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩種方式得到。間接調(diào)頻就是先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分再調(diào)相得到。FM解調(diào)原理a.非相干解調(diào)由于調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，因而調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)必須能產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓，由公式4.2.5可得當(dāng)已調(diào)信號(hào)表示式為公式4.2.9時(shí)，解調(diào)器的輸出應(yīng)為：（4.2,11）最簡(jiǎn)單的解調(diào)器是鑒頻器。理想的鑒頻器可以看做是微分器與包絡(luò)檢波器的級(jí)聯(lián)。調(diào)頻器通過(guò)微分器得到調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)，如果只取其包絡(luò)信息，則正比于調(diào)制信號(hào)m（t）,然后濾掉之流分量后，包絡(luò)檢波器輸出t=kd （4.2,12）其中為鑒頻器的靈敏度b.相干解調(diào)非線性解調(diào)制信號(hào)的解調(diào)與線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)基本一樣,也分相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法。非相干解調(diào)的方法上面已經(jīng)介紹過(guò)，而相干解調(diào)的方法適用于窄帶調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)的方框圖為：圖4.2.2NBFM圖4.2.2NBFM相干解調(diào)由于窄帶調(diào)頻信號(hào)可分解成正交分量與同相分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來(lái)進(jìn)行解調(diào)。設(shè)窄帶調(diào)頻信號(hào)為：（4.2.13）=Acos—AKF*mtdrsinL J ATL L-（4.2.13）相干載波為，則乘法器輸出為：力 4tsnt=sin2ajrt-F mtdT1-cos2o）rt“o［八（4.2.14）經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，得又二=；-二"' 再經(jīng)微分，得輸出信號(hào):外「逃血9 （4.2.15）可見(jiàn)，相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)，這種解調(diào)方法與線性調(diào)制中的相干解調(diào)樣，要求本地載波與調(diào)制載波同步，否則將使解調(diào)信號(hào)失真。

4.3仿真模型的建立實(shí)驗(yàn)使用了間接調(diào)頻，即先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分再調(diào)相。最后使用相干解調(diào)法還原信號(hào)，即輸出解調(diào)信號(hào)。二月c。弓st-AK二月c。弓st-AK帶通圖4.3.2相干解調(diào)原理圖圖4.3.1窄帶調(diào)頻原理框圖濾波器如上圖制作仿真模型，圖4.3.3左右分別為間接調(diào)頻和相干解調(diào)。圖433FM間接法調(diào)頻調(diào)制與解調(diào)的仿真模型在圖中，圖符1、2、3、4為調(diào)頻器，圖符0為幅度為IV,頻率為10H的正弦波信號(hào),圖符5為幅度為3V、頻率為100H的正弦波信號(hào)，圖符8為幅度為IV,頻率為100H的正弦波信號(hào)。從圖符0到圖符6是對(duì)FM信號(hào)的調(diào)制階段，從圖符7到圖符12為解調(diào)階段。需注意圖符H為一切比雪夫?yàn)V波器，其作用是用作環(huán)路濾波。本仿真模型的流程如下：對(duì)FM信號(hào)調(diào)制加入高斯白噪聲對(duì)FM信號(hào)解調(diào)還原加入白噪聲后的信號(hào)圖434FM調(diào)制解調(diào)流程4仿真模型結(jié)果仿真后的波形圖以及頻譜圖如下:圖4.4.1調(diào)制信號(hào)波形FM的輸入信號(hào)是正弦波審w4!PowerSpettrumofSink7(dBm50ohmE)審w4!PowerSpettrumofSink7(dBm50ohmE)ie+aie+ara-quBticyanKeLiW圖4.4.2調(diào)制信號(hào)頻譜波形調(diào)制信號(hào)頻譜波形是在調(diào)制波形的基礎(chǔ)上進(jìn)行傅里葉變換后所得出的,舟岫Sink15{J4gAMOTDfi-3E4DQ-3-Tin電inS^QOndE圖4.4.3已調(diào)信號(hào)波形調(diào)制后的波形，按照原理，F(xiàn)M角度調(diào)制出來(lái)的波形特征為：頻率周期性地稀疏變化，所以波形調(diào)制成功。圖4.4.4已調(diào)信號(hào)頻譜波形解調(diào)后的波形圖4.4.5解調(diào)信號(hào)波形圖4.4.6解調(diào)信號(hào)頻譜波形圖4.4.7載波信號(hào)波形圖4.4.8載波信號(hào)頻譜波形頻率調(diào)制(FM),是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)成比例變化，則可得到調(diào)頻信號(hào)為sFM(t)=Acoswc+KfJm(t)dt4.5模塊說(shuō)明及參數(shù)設(shè)置模塊0：輸入信號(hào)Token0Parameters:Source:SinusoidAmp=1vFreq=10HzPhase=0degOutput1=CosineMaxRate(Port0)=2e+3Hz模塊1：FunctionLibrary說(shuō)明：積分器Token1Parameters:Operator:IntegratorZeroOrderInitialCondition=0v模塊2：Gain說(shuō)明：增益對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理Gain=3模塊3：Multiplier說(shuō)明：該模塊是一個(gè)乘法器，將輸入的信號(hào)相乘后輸出。Token3Parameters:Multiplier:NonParametricInputsfrom25Outputsto4模塊4：Negate說(shuō)明：取負(fù)數(shù)模塊5：載波信號(hào)，載波在解調(diào)過(guò)程中作用是識(shí)別原來(lái)的信號(hào)Token6Parameters:Source:SinusoidAmp=3vFreq=100HzPhase=0degOutput0=Sinet3Output1=Cosinet6t14MaxRate(Port1)=2e+3Hz模塊6：加法器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加法操作模塊7：雙通濾波器LinerSysChebyshevBandpassIIR5PolesLowFc=80HzHiFc=120HzQuantBits=NoneInitCndtn=TransientDSPModeDisabled模塊8：SourceLibrarySource:SinusoidAmp=1vFreq=100HzPhase=0degMaxRate(Port1)=2e+3Hz模塊9：Negate說(shuō)明：取負(fù)數(shù)模塊11：OperatorLibrary說(shuō)明：該模塊是一個(gè)切比雪夫?yàn)V波器Token14Parameters:Operator:LinearSysChebyshevLowpassIIR5PolesFc=25HzQuantBits=NoneInitCndtn=TransientDSPModeDisabledMaxRate=2e+3Hz模塊15：該模塊是將信號(hào)微分，完成解調(diào)4.6仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果分析：鑒于鑒頻器不適于窄帶仿真，故本次設(shè)計(jì)采用了相干解調(diào)法對(duì)FM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。從解調(diào)后的波形來(lái)看，與之前的輸入信號(hào)相比有輕微失真，可能原因分析如下：1、所選波形文件頻率與參數(shù)設(shè)置匹配沒(méi)有理論上理想，導(dǎo)致解調(diào)輪廓出現(xiàn)少量失真；2、該波形文件受高斯白噪聲的影響太大，以致解調(diào)輸出波形出現(xiàn)輕微失真。5課程設(shè)計(jì)體會(huì)本周的實(shí)訓(xùn)是關(guān)于通信原理調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)通信原理課程理論之后，開(kāi)設(shè)這類(lèi)的課程設(shè)計(jì)，目的是讓我們更深刻的理解通信原理這門(mén)課，并且把所學(xué)的理論與實(shí)踐相聯(lián)系，同時(shí)，這對(duì)于課程原理的掌握起到了深化的作用。這次課程設(shè)計(jì)做的是FM窄帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計(jì)。這次所用的軟件是SystemView5.0，拿到任務(wù)，一開(kāi)始還真是沒(méi)概念，幸好老師發(fā)給我們的資料中有相關(guān)的例題，可以照著例題的思路進(jìn)行推究學(xué)習(xí)，從中獲取一些經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)老師提供的資料以及反復(fù)的嘗試終于知道如何操作這個(gè)軟件以及各圖符的功能。而在這次的設(shè)計(jì)中，我對(duì)FM的調(diào)制解調(diào)有了一定的了解。常見(jiàn)的模擬調(diào)制包括角度調(diào)制(FM/PM)和幅度調(diào)制(AM/DSB)，與幅度調(diào)制不同的是角度調(diào)制是原調(diào)制信號(hào)頻譜的非線性搬移，并且產(chǎn)生了新的頻譜分量，所以又稱(chēng)為非線性調(diào)制。FM(調(diào)頻)在實(shí)際通信中的應(yīng)用非常廣泛，高保真音樂(lè)廣播、電視伴音信號(hào)傳輸、蜂窩電話(huà)以及衛(wèi)星通信等。與幅度調(diào)制相比，F(xiàn)M可以獲得較高的抗噪聲性能。調(diào)頻即使頻率直接隨調(diào)制信號(hào)線性變化，窄帶調(diào)頻可以由乘法器實(shí)現(xiàn)，因此必然可用相干解調(diào)的方法來(lái)回復(fù)原調(diào)制信號(hào)，NBFM信號(hào)在接收端首先經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除頻帶外信道加性噪聲，然后經(jīng)過(guò)乘法器與載波相乘，用低通濾波器濾除乘出來(lái)的高頻分量，最后經(jīng)微分器去掉外面的積分，在輸出端恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)f(t)。而信號(hào)在信道中的傳輸會(huì)失真有可能是因?yàn)槭艿皆肼曈绊懀@時(shí)就需要用調(diào)制的方法去恢復(fù)信號(hào)，降低噪聲對(duì)信號(hào)的干擾。通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)，我深刻體會(huì)到了通信原理設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的東西，不僅要學(xué)好書(shū)本知識(shí)，還必須隨時(shí)把所學(xué)知識(shí)投入實(shí)際應(yīng)用之中，只有這樣，才能達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。這次實(shí)踐中，我感覺(jué)到自己掌握的還是太匱乏了，當(dāng)用到某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，經(jīng)常是概念不清。所以，我還是覺(jué)得必須很熟練的掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這樣才能很順暢的設(shè)計(jì)應(yīng)用、提高效率，考慮問(wèn)題也會(huì)更全面。參考文獻(xiàn)【1】樊昌信，《通信原理教程》，電子工業(yè)出版社，2005【2】WilliamR.Bennett,JamesR.Davey.DataTransmission.NewYork:McGraw-Hill