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1、目 录摘 要IAbstractII1. FM调制系统的介绍及设计11.1 通信系统的简介11.2 FM调制模型的建立21.3 FM调制仿真结果42. FM解调系统的介绍及设计72.1 FM解调模型的建立72.2 解调过程分析72.3 FM解调的部分程序及波形83. 高斯白噪声信道特性114. 调频系统的抗噪声性能分析145. MATLAB源代码196心得体会217参考文献2219摘 要调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响，调制方式往往
2、决定了一个通信系统的性能。FM信号的调制属于频谱的非线性搬移，它的解调也有相干和非相干解调两种方式。本课程设计使用的仿真软件为MATLAB 7.0，利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM信号的仿真分析，并分别绘制出基带信号、载波信号、已调信号的时域波形和频域波形；再进一步分别绘制出对已调信号叠加噪声后信号、同步解调前信号和解调后基带信号的时域波形；最后绘出FM基带信号调制和解调系统后的输入输出信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调过程的正确性及噪声对FM信号解调的影响。在课程设计中，系统开发平台为Windows Xp，在该平台运行MATLAB程序完成了对F
3、M调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察和分析。关键词 FM；调制；解调；MATLAB 7.0；噪声AbstractModulation in a communication system has extremely important role. Through the modulation, not only can frequency shift, the modulation signal spectrum is moved to want, thus will position modulation signal is converted into suitable for tra
4、nsmission of the signal, and it has attune to the transmission effectiveness and reliability of transferring having very big effect, modulation method often determines a communication system performance. FM signals modulation of nonlinear shift, belong to the spectrum of its demodulation also have c
5、oherent and incoherent demodulation in two ways. The course is designed to use simulation software for MATLAB 7.0, use of MATLAB integration environment of M files, write a program to realize FM signals of the simulation analysis, and draw the baseband signal respectively, carrier signal, already ad
6、justable signal and the time domain waveform frequency domain waveform; Further respectively to map out already adjustable signal after adding noise signal, synchronous demodulation signal demodulation before and after baseband signal temporal profile, Finally draw FM baseband signal modulation and
7、demodulation system after the input/output SNR, and the relationship with the theoretical results wave contrast to analyze the simulation modulation and demodulation process accuracy and noise on FM signal demodulation of the influence. In the curriculum design, system developing platform for Window
8、s Xp, on this platform operation MATLAB finished to FM modulation and demodulation of adding noise and after the observation and analysis results demodulation. Key words ：FM, Modulation, Demodulation, MATLAB 7.0，noise1. FM调制系统的介绍及设计1.1 通信系统的简介通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。通信系统对信号进行两种基本变换： 第
9、一、要把发送的消息要变换成原始电信号。 第二、将原始电信号调制到频率较高的载频上，使其频带适合信道的传输。 调制前和解调后的信号称为基带信号，已调信号也称为频带信号。 对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图2-1所示）。信息源发送设备信 道接受设备信息源噪声源发送端接收端信道图1-1 通信系统一般模型信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。信息源和发送设备统称为发送端。发送端将信
10、息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。模拟系统框图如下图1-2所示： 图1-
11、2 模拟系统框图调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定一个通信系统的性能。在本仿真的过程中我们选择用调频调制方法进行调制。在本仿真的过程中我们选择用同步解调方法进行解调。1.2 FM调制模型的建立为基带调制信号，设调制信号为 m(t)=cos(2*pi*fm*t) 公式(2-1) 设正弦载波为 c(t
12、)=cos(2*pi*fc*t) 公式(2-2)信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为。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成正比例变化，即: 公式(2-3) 式中，为调频灵敏度。这时相位偏移为 公式(2-4) 公式(2-5)则可得到调频信号为 公式(2-6) FM 的频谱的计算： 公式(2-7) 公式(2-8) 公式(2-9)可以看出FM 的频谱与的值有关。其信号带宽为 公式(2-10)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。在MATLAB程序中利用自建的积分函数实现对调制信号的间接调频，部分程序如下所示：%*FM调制*t0=0; t1=0.01; %调制信号的时域范围 fs=100000; %抽样频率 ts=1/fs; %采样率t=t0:ts:t1;fc=30000; %设定载波频率x=cos(2*pi*fc*t); %生成载波fm=300; %设定调制信号频率mf=0.5; %设定调频指数kf=2*pi*fm*mf;f=fm*mf; %频偏最大值%*正弦波调制信号* m=cos(2*pi*fm*t); %生成调制信号% %*三角波调制信号*%m=sawtooth(2*p
