FM調制與解調

1、精選文檔FM調制與解調系統(tǒng) 一、目的 FM在通信系統(tǒng)中的使用非常廣泛。FM廣泛應用于高保真音樂廣播、電視伴音信號的傳輸、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)等。本設計主要是利用MATLAB集成環(huán)境下的M文件，編寫程序來實現FM調制與解調過程，并分別繪制出基帶信號，載波信號，已調信號的時域波形；再進一步分別繪制出相干解調后解調基帶信號的時域波形。該設計使用系統(tǒng)開發(fā)平臺為Windows XP ,程序運行平臺使用Windows XP,程序設計語言采用MATLAB，運行程序完成對FM調制和解調結果的觀察。通過該本次設計，達到了實現FM信號調制和解調系統(tǒng)的仿真目的。二、工作原理與計算 通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信息源

2、發(fā)送到一個或多個目的地。對于任何個通信系統(tǒng)，均可視為由發(fā)送端、信道和接收端三大部分組成（如圖1所示）。信息源發(fā)送設備信 道接受設備信息源噪聲源發(fā)送端接收端信道圖1 通信系統(tǒng)一般模型信息源的作用是把各種信息轉換成原始信號，發(fā)送設備的作用產生適合傳輸的信號，信息源和發(fā)送設備統(tǒng)稱為發(fā)送端。發(fā)送端將信息直接轉換得到的較低頻率的原始電信號稱為基帶信號。通常基帶信號不宜直接在信道中傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端需將基帶信號的頻譜搬移（調制）到適合信道傳輸的頻率范圍內進行傳輸。這就是調制的過程。信號通過信道傳輸后，具有將信號放大和反變換功能的接收端將已調制的信號搬移（解調）到原來的頻率范圍，這就是解調的過程

3、。調制過程是一個頻譜搬移的過程，它是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。而解調是將位于載頻的信號頻譜再搬回來，并且不失真地恢復出原始基帶信號。在本仿真的過程中我們選擇用非相干解調方法進行解調。2.1 FM調制原理 調制在通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。一方面，通過調制可以把基帶信號的頻譜搬移到所希望的位置上去，從而將調制信號轉換成適合于信道傳輸或便于信道多路復用的已調信號。另一方面，通過調制可以提高信號通過信道傳輸時的抗干擾能力，同時，它還和傳輸效率有關。具體地講，不同的調制方式產生的已調信號的帶寬不同，因此調制影響傳輸帶寬的利用率?？梢?，調制方式往往決定一個通信系統(tǒng)的性能2.2 FM解調原理調制信

4、號的解調分為相干解調和非相干解調兩種。相干解調僅僅適用于窄帶調頻信號，且需同步信號，故應用范圍受限；而非相干解調不需同步信號，且對于NBFM信號和WBFM信號均適用，因此是FM系統(tǒng)的主要解調方式。三、步驟3.1調制過程在本仿真的過程中我們選擇用FM調制方法進行調制,調制模型如圖2圖2 FM調制模型調制信號產生的M文件：dt=0.001; %設定時間步長t=0:dt:1.5; %產生時間向量am=15; %設定調制信號幅度可更改fm=15; %設定調制信號頻率可更改mt=am*cos(2*pi*fm*t); %生成調制信號fc=50; %設定載波頻率可更改ct=cos(2*pi*fc*t); %

5、生成載波kf=10; %設定調頻指數int_mt(1)=0; %對mt進行積分for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;end sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt); %調制，產生已調信號通過M文件繪制出調制過程如圖3. 3.2解調過程在本仿真的過程中我們選擇用非相干解調方法進行解調。非相干解調器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖4所示。限幅器輸入為已調頻信號和噪聲，限幅器是為了消除接收信號在幅度上可能出現的畸變；帶通濾波器的作用是用來限制帶外噪聲，使調頻信號順利通過。鑒頻器中的微分器

6、把調頻信號變成調幅調頻波，然后由包絡檢波器檢出包絡，最后通過低通濾波器取出調制信號。 圖4 FM解調模型 微分器通過程序實現，代碼如下：for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理 diff_sfm(i)=(nsfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfmn = abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert變換， 通過M文件繪制出解調的過程如圖5：圖5 FM解調過程四、問題解決方法4.1仿真程序%FM調制解調系統(tǒng)MATLAB源代碼%*初始化*echo off close allclear allclc%*FM調制*dt=0.001; %設定

7、時間步長t=0:dt:2; %產生時間向量am=4; %設定調制信號幅度fm=2; %設定調制信號頻率mt=am*cos(2*pi*fm*t); %生成調制信號fc=50; %設定載波頻率ct=cos(2*pi*fc*t); %生成載波kf=10; %設定調頻指數int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt; %求信號m(t)的積分end %調制，產生已調信號sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt); %調制信號%*FM解調*for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分

8、器處理 diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfmn = abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡檢波）zero=(max(diff_sfmn)-min(diff_sfmn)/2;diff_sfmn1=diff_sfmn-zero;%*顯示程序*%*figure(1)*figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,mt); %繪制調制信號的時域圖xlabel('時間t');grid on;title('調制信號的時域圖');subplot(3,1,

9、2);plot(t,ct); %繪制載波的時域圖xlabel('時間t');grid on;title('載波的時域圖');subplot(3,1,3);plot(t,sfm); %繪制已調信號的時域圖xlabel('時間t');grid on;title('已調信號的時域圖');%*figure(2)*figure(2)subplot(3,1,1);plot(t,mt); %繪制調制信號的時域圖xlabel('時間t');grid on;title('調制信號的時域圖');subplot(3,1,

10、2);plot(t,sfm); %繪制已調信號的時域圖xlabel('時間t');grid on;title('已調信號的時域圖');nsfm=sfm; for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理 diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfmn = abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡檢波）zero=(max(diff_sfmn)-min(diff_sfmn)/2;diff_sfmn1=diff_sfmn-zero;subplot(3,1,

11、3); %繪制解調信號的時域圖plot(1:length(diff_sfmn1)./1000,diff_sfmn1./400);xlabel('時間t');grid on; title('解調信號的時域圖');4.2仿真結果圖六調制信號仿真圖圖七解調信號仿真圖五、結果（數據）與分析本次設計達到了實現FM信號調制和解調系統(tǒng)的仿真目的。在這里使用正弦信號作為基帶信號進行調制，正弦信號形式簡單，便于產生及接收。輸入的調制信號通過FM調制之后，正弦信號波形發(fā)生了明顯的變化,與調制前的完全不同，這證明FM調制并不是線性的，而是非線性的。解調后基本恢復了原調制信號波形，通過本次仿真，我對FM調制解調的概念又有了更深的了解，加強了我們對原來的通信知識的鞏固，而且也熟悉了MATLAB這個工具如何進行通信仿真有了更進一步的了解，為以后用MATLAB做諸如此類的學習與研究打下了基