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电子与通信工程学院通信系统仿真实验报告 2013 2014 学年第1学期调频（FM）系统调制解调仿真专 业： 通信工程班 级： 通信111 班学 号： 姓 名： 指导教师姓名： 陈多瑜 2013年 11 月 日1.频率调制或调频（FM）（1）设调制信号为m(t)，调频信号的数学表达式为 例如：m（t）的时域波形为 m（t） 1 0 0.5 1 t -1 FM调频波如下： FM信号 （2） FM调制模型的建立图1 FM调制模型其中，为基带调制信号，设调制信号为设正弦载波为 可得到已调调频信号为 （3） 原理 所谓频率调制（FM），是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化，即 式中Kf 为调频灵敏度（rad/(sV)）。这时相位偏移为 则可得到公式 假设信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为。FM信号的仿真 下面给出一个用MATLAB仿真FM信号的示例。 已知：消息信号是-3,3均匀分布的随机整数，产生的时间间隔为1/10s，用FM方法调制载波。假设调频器灵敏度，消息信号的带宽W=50Hz，试求：（1）画出消息信号和解调信号；（2）已调信号的功率、消息信号的功率、调制指数及调制信号的带宽；（3）用鉴频法解调该信号，画出原始信号和解调信号；（4）假设调制信号通过AWGN信道，信噪比为20dB，显示解调后的信号与原始信号。FM调制Simulink系统仿真 Simulink中提供了调频模块（FM Modulator Passband），它位于“Communication BlocksetModulationAnalog Passband Modulation”模块库中。它的参数设置对话框如图所示。 对话框中有如下两个参数：（1）Carrier frequency(Hz)：调频信号的载波频率；（2）Initial phanse(rad)：信号载波的初始相位。（3）Frequency deviation（Hz）：调频信号的频偏。用Simulink重新仿真上例，系统模型如ex1.mdl文件给出，系统模型框图如图所示。（1）随机整数产生器模块（Random Integer Generator），用它来产生消息信号，它的参数设置：M-ary number设为7，Initial seed设为1234，Sample time设为1/10，Fram-based outputs不选中。（2）减法器模块（Subtract、Subtract1），因为消息信号产生的信号范围是0,6，所以用Subtract减去3，将信号范围转换为-3,3。与Subtract减法端口相连的常数模块（Constant）位于“SimulinkCommonly Used Blocks”模块库中，其值设为3。Subtract1用来求已调信号中的消息信号功率，与Subtract1减法端口相连的常数模块（Constant1）设为8（载波功率）。（3）调幅模块（FM Modulator Passband），它的参数设置为Frequency deviation设为50，其他参数采用默认值。（4）量化器模块（Quantizer、Quantizer1）。量化器模块位于“SimulinkCommonly Used Blocks”模块库中。因为要观察消息信号和已调信号的频谱，而频谱分析器要求的输入是离散量，所以需要量化器把连续信号转换为离散信号。两个量化器的参数设置是相同的，其中Quantization interval设为0.001，Sample time设为0.001.（5）频谱分析器（msg signal spectrum、Modulated Signal Specturm）位于“Signal Processing BlocksetDSP Sinks”模块中，原始名字为Spctrum Scope。他们的参数设置分别是：在“Scopes Properties”选项中，Buffer input选中，Buffer size设为512，Buffer overlap设为256；Spectify FFT length选中，FFT length设为512。在“Axis Properties”选项中，Frequency range选为-Fs/2Fs/2。Minimum Y-limit设为-50，Maximum Y-limit设为50。（6）数学函数模块（Math Function），用它来计算已调信号振幅的平方。在它的参数设置中，Function要选为magnitude2。（7）求均值模块（Mean），它位于“Signal Processing BlocksetStatistics”模块库中，它用来求已调信号的均值。在它的参数设置中要选中Running mean，这样它输出的是整个仿真时间内得到的功率均值。（8）除法器模块（Divide），它用来计算调制效率。在参数设置中，把Number of inputs设为/*。（9）显示模块，包括显示消息信号时域波形（Scope1），已调信号时域波形（Scope），已调信号功率值（Display），消息信号在已调信号中的功率（Display1）和调制效率（Display2）。模型建好后，设置好各个模块的参数，在仿真参数设置中把Max step size设为0.001，Stop time设为10。调制模块的仿真波形如下： 原信号波形 已调信号 源信号频谱图 已调信号频谱图FM信号的解调Simulink模型如ex2.mdl所示。(1）在Random Integer Generator模块中，把Sample time设为1/2，在两个调幅信号解调模块中把Offset factor设为4，其他采用默认值。（2）由于要根据调制信号的功率添加高斯白噪声，因此需要计算调制信号的功率，计算出调制信号的功率后，根据信噪比计算出噪声的功率，把噪声的功率输入AWGN信道模块中，在AWGN信道模块参数设置中，Mode要设为Variance from port。（3）在解调出信号后，需要进行低通滤波滤除信号的高斯噪声分量，这里采用Bessel低通滤波器，在参数设置中，把Design method设为Bessel，Filter type设为Lowpass，Filter order设为8，Passband edge frequency(rad/sec)设为2*pi*100。（4）4个示波器分别观察各点波形，模型建好后，各个模块参数设置好后，在仿真参数设置中把Max step size设为0.001，Stop time设为5。解调模块的仿真波形如下： 原信号波形 已调信号 解调后的信号2.结论 通过这次通信原理课程设计，可得调制在通信系统中的重要性，还有懂得了为什么现有的收音机要用AM调制而不用其它的调制类型。由此也可得调幅波在波形上，幅度随基带信号的规律而呈正比的变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移（精确到常数因子）由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。 在仿真的过程中由于没有学过相关的仿真软件，所以一切都