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1、 本科生课程设计论文题 目：通信原理课程设计学生姓名： 学 号：专 业：通信工程班 级：14-2指导教师： 2017 年年 1 月月 3 日日通信原理课程设计2课程设计答辩书姓名班级 学号指导教师 分数设计总结：通信原理课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，通过课程设计我们能够比较系统的了解理论知识，把理论和实践相结合，并且用到生活当中。本次课程设计中，我们主要用到的是 MATLAB 的 Simulink 仿真平台的应用。因为采用是 MATLAB英文版，所以在操作时遇到很多困难，尤其是在参数设置上遇
2、到了很多问题，在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，认真地独立思考，不懂的地方虚心地向老师询问，然后反复修改、调试，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。虽然结果亦不甚完美，但总体上还算比较成功。通过本次设计，我们不仅加深理解和巩固了理论课上所学习的有关 FM 调频的基本理论和基本方法，而且锻炼了分析和解决问题的能力。通过课程设计让我明白，平时所学的知识如果不加以实践就等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们还能从设计中检验我们所
3、学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新知识，把这门课学的扎实，所以我觉得这次课程设计十分有意义。答辩记录：通信原理课程设计3目录目录一、概述.4二、设计要求.5三、设计原理.51.调频立体声广播的调制 .62.调频立体声广播的解调 .7四、设计方案.71.调频立体声发射端建模与仿真 .72、调频立体声接收端建模与仿真 .11五、参考文献.18通信原理课程设计4一一、概述概述本次通信原理的课程设计我们拿到的题目是调频立体声系统，本文的主要内容当然也是基于 MATLAB 中的设计工具 simulink 进行的调频立体声广播系统的建模与仿真。调频(FM)立体声广播(FM
4、Stereo Broadcasting)系统是一个频分复用（Frequency-division multiplexing，FDM）系统的典型的例子。频分多路复用，是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。FDM 常用于模拟传输的宽带网络中。在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。从课本
5、上了解到，在普通单声道的调频广播中，调制信号的最高频率为15kHz，由卡森公式可算出调频信号的带宽为 180kHz。由此规定各电台之间的频道间隔为 200kHz。在 1961 年以前，所有的商用 FM 广播都是单声道的。也就是说，话音和音乐频谱都在 50Hz15kHz 的单声道内。这个单声道对高频载波进行调频，再通过州图 441AM 广播接收机框图宽为 200kHz 的信道进行传输。在单声道传输中，接收机的每个扬声器都再生出同一个信息。用特殊的扬声器可以将信息频率分开(如用于低音的低音扬声器，用于高音的高音扬声器)，但不能在空间上将单声道声音分开。整个信息信号好像都来自于同一个方向。因此若要在
6、接收端实现立体声效果，FM 信号必须分为两路传播。本文我们通过分析 FM 立体声调频的调制和解调的原理对其整个过程进行了 simulink 仿真。Simulink 是一个用于建模、仿真、分析动态系统的软件包。它支持线性和非线性系统，也可以是多速率系统，也就是该系统有着不同采样速率的部分组成。它也是一种基于模块的设计工具。Simulink 的特点在于：容易用草图来搭建模块，也可对现有的模型进行添加来搭建一个新模型，可以看到仿真结果的图形，也可通过 MATLAB 中的所有分通信原理课程设计5析工具来分析结果。Simulink 的目的是通过提出一个问题，模拟它，可以用它来模拟和解决实际问题。当仿真正
7、在运行时，可以交互的完成操作有：修改一些配置参数，包括仿真停止时间和最大仿真步长；用浮动示波器或显示模块来观察连线上传输的信号；修改模块参数，不改变参数有：状态变量，输入，输出的个数；采样时间；过零点数；任何模块参数的向量长度；外部模块工作向量的长度。Simulink 仿真在默认值 0 秒开始，在默认值 10 秒处结束。Solver 配置允许对当前的仿真定义其它的开始和结束时间。Simulink 允许输入来自于MATLAB 工作空间的输入信号和状态数据，同时也允许在仿真过程中将输出信号和状态数据输出到 MATLAB 的工作空间。这就允许使用标准的或自定义的MATLAB 函数来产生仿真系统的输入
8、信号和绘制，分析或后续处理仿真系统的输出。输入来自 MATLAB 工作空间的输入数据，输入数据采用的形式：数组、MATLAB 时间表达式、结构体。二二、设计要求设计要求题目：调频立体声系统要求：建模仿真一调频立体声系统（包括收发两端）见樊昌信的通信原理提示：调频立体声采用的左右声道信号可以是同频单音频信号，但幅度，相位不同。不同的幅度代表不同位置的信号到达输入端的衰减不同，不同相位代表不同位置的信号到达接收端延时不同。三三、设计原理设计原理FM 立体声广播中，声音在空间上被分成两路音频信号，一个左声道信号L，一个右声道信号 R，频率都在 50Hz15kHz 之间。左声道与右声道相加形成和信号(
9、L+R)，相减形成差信号(L-R)。在调频之前，差信号(L-R)先对 38kHz 的副载波进行抑制载波双边带(DSB-SC)调制，然后与和信号(L+R)进行频分复用后，通信原理课程设计6作为 FM 立体声广播的基带信号，其形成过程如图 3.1.1 所示，频谱结构如图3.1.2 所示。图 3.1.2 中，015kHz 用于传送(L+R)信号，23kHz53kHz 用于传送(L-R)信号，59kHz75kHz 则用作辅助通道。(L-R)信号的载波频率为38kHz，在 38kHz 处发送一个单频信号(导频)，用于接收端提取相干载波和立体声指示。在普通调频广播中，只发送 015kHz 的(L+R)信号
10、。由于调频立体声采用的左右声道信号可以是同频单音频信号，只是幅度和相位不同。因此我们分别采用不同相位和幅度的正弦波来模拟该系统的左声道和右声道的输入信号。1.1.调频立体声广播的调制调频立体声广播的调制调制原理框图：衰减238kHz振荡器左声道 L调制信号频谱原理图： 右声道 R+L-R+L+R+ +去调摄发射机图 3.1.1 立体声广播信号的形成通信原理课程设计7L+RL-R下边带L+R下边带0 15 19 23 38 53 59 75 f/kHz图 3.1.2 立体声广播信号的频 谱辅助 通信通道2.2.调频立体声广播的解调调频立体声广播的解调接收立体声广播后先进行鉴频，得到频分复用信号。
11、对频分复用信号进行相应的分离，以便恢复出左声道信号 L 和的右声道信号 R。BPF 的作用是抑制调频信号带宽以外的噪声；限幅器的作用是消除信道中的噪声和其他原因引起的调频波的振幅起伏；鉴频器有半波整流器和低通滤波器构成。解调原理框图： LPF 015kHzBPF 2353kHz导频滤波 19kHz2LPF 015KhZ立体声指示+1/2（L+R） +1/2（L- R）+RL图 1-2-3.立体声广播信号的解调DSB-SC导频载频来自鉴频器通信原理课程设计8四、设计方案四、设计方案1.1.调频立体声发射端建模与仿真调频立体声发射端建模与仿真 （1）仿真模型：根据立体声广播信号形成原理，可建立调频
12、立体声发射端仿真模型如图所示。用Sine Wave模块产生相同频率、不同相位、不同幅度的正弦信号和余弦信号作为音源。两路信号经过相互加减、平衡调制和导频叠加之后得出立体声基带信号，最后通过Zero-Order Hold和Spectrum Scope模块将其频谱显示出来。图 4.1.1 调制系统模型图（2）参数设置：图中各模块参数设置如下：信号发生器：Sine Wave 产生振幅为 1、频率为 1kHz 的正弦波；Sine Wave1 产生振幅为 2、频率为 1kHz 的余弦波；通信原理课程设计9Sine wave2 产生振幅为 1、频率为 38kHz 的载波。频谱示波器：缓存长度 1024、显
13、示位置 get(0,defaultfigureposition)、谱平均点数 2、频率单位 Hertz、频率范围0Fs/2、幅度刻度 Magnitude-squared、输入信号采样时间 Inherit sample increment from input、Y 轴最小刻度 0、Y 轴最大刻度 50。图 4.1.2 左声道信号输入端参数通信原理课程设计10图 4.1.3 右声道信号输入端参数图 4.1.4 38kHz 载波信号参数通信原理课程设计11图 4.1.5 频谱示波器参数（3) 仿真结果通信原理课程设计12图 4.1.6 FM 基带信号频谱2 2、调频立体声接收端建模与仿真、调频立体声
14、接收端建模与仿真 （1）仿真模型：根据立体声广播信号形成原理和立体声广播信号解调原理，可建立调频立体声接收端仿真模型如图 4.2.1 所示。图中子系统发射端就是对图4.1.1 的封装，左右声道测试信号的产生与发射端相同，为了进行比较，在此用示波器显示出原始左右声道信号。通信原理课程设计13图 4.2.1 FM 立体声调频系统模型图（2）参数设置：图中都采用 16 阶滤波器，包括：0-15KHz 低通滤波器、 37.8-38.2kHz带阻滤波器参数、23-53kHz 带通滤波器参数、导频滤波器参数；频谱示波器：显示位置 get(0,defaultfigureposition)、缓存长度 1024、 、谱平均点数 2、频率单位 Hertz、频率范围0Fs/2、幅度刻度 Mag
