FM调制与解调

1、实训报告FM调制与解调系统一、目的FM在通信系统中的使用非常广泛。FM广泛应用于高保真音乐广 播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。本设计主要是利用MATLABS成环境下的M文件，编写程序来实 现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信 号的时域波形；再进一步分别绘制出相干解调后解调基带信号的时域 波形。该设计使用系统开发平台为 Windows XP ,程序运行平台使用 Win dows XP,程序设计语言采用MATLAJ3运行程序完成对FM调制和 解调结果的观察。通过该本次设计，达到了实现 FM信号调制和解调 系统的仿真目的。二、工作原理与计算通信系统的作用就是

2、将信息从信息源发送到一个或多个目的 地。对于任何个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部 分组成（如图1所示）。图1通信系统一般模型信息源的作用是把各种信息转换成原始信号，发送设备的作用产 生适合传输的信号，信息源和发送设备统称为发送端。发送端将信息 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 i佳木斯大学信息电子技术学院实训报告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

3、解调的 过程。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到 载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来， 并且不失真地 恢复出原始基带信号。在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法 进行解调。2.1 FM调制原理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。具体地讲，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

4、 性能2.2 FM解调原理调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅 适用于窄带调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解 调不需同步信号，且对于 NBFM言号和WBFMI号均适用，因此是FM 系统的主要解调方式。三、步骤3.1调制过程在本仿真的过程中我们选择用FM调制方法进行调制，调制模型如图2必）Sf 何(0 FM图2 FM调制模型调制信号产生的M文件:dt=O.OO1;t=0:dt:1.5;量am=15;号幅度可更改fm=15;号频率可更改mt二am*cos(2*pi*fm*t); fc=50;可更改ct=cos(2*pi*fc*t);%设定时间步长沪生时间向%设定

5、调制信%设定调制信%生成调制信号%设定载波频率%生成载波kf=10;%in t_mt(1)=0;for i=1:le ngth(t)-1in t_mt(i+1)=i nt_mt(i)+mt(i)*dt;endsfm二am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*i nt_mt);信号通过M文件绘制出调制过程如图3.设定调频指数%对mt进行积分9调制，产生已调0101.5500.61.5%调制信号的时域图義波的时域图0,61己调信号的时域图3.2解调过程在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图4所示。 限幅器输入为已调频信

6、号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度 上可能出现的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声， 使调频 信号顺利通过。鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。13佳木斯大学信息电子技术学院图4 FM解调模型微分器通过程序实现，代码如下:接受信号通过微分器for i=1:le ngth(t)-1%处理diff_sfm(i)=( nsfm(i+1)-sfm(i)./dt;end变换,diff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm); %hilbert通过M文件绘制出解调的过程如图5：己调信号的时域图图5 FM解调过程

7、四、问题解决方法4.1仿真程序%FM调制解调系统MATLA源代码%*初始化*echo off close allclear allclc%*FM调制*dt=O.OO1;设定时间步长t=0:dt:2;%产生时间向量am=4;%设定调制信号幅度fm=2;%设定调制信号频率mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成调制信号fc=50;%设定载波频率ct=cos(2*pi*fc*t);%生成载波kf=10;%设定调频指数in t_mt(1)=0;for i=1:le ngth(t)-1int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;%求信号 m(t)的积分end%调制，产生已调信号

8、sfm二am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*i nt_mt);%调制信号%*FM解调*接受信号通for i=1:le ngth(t)-1过微分器处理diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm);%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度（包络检波）zero=(max(diff_sfm n)-mi n( diff_sfm n) )/2;diff_sfm n1二diff_sfm n-zero;%*显示程序*figure(1)*figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,m

9、t);%号的时域图xlabel(时间 t);grid on;title(调制信号的时域图);subplot(3,1,2);plot(t,ct);%的时域图xlabel(时间 t);grid on;title( 载波的时域图);subplot(3,1,3);plot(t,sfm);%号的时域图xlabel(时间 t);grid on;title(已调信号的时域图);绘制调制信绘制载波绘制已调信*figure (2)*figure (2)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%绘制调制信号的时域图xlabel(时间 t);grid on;title(调制信号的时域图);subplot

10、(3,1,2);plot(t,sfm);%绘制已调信号的时域图xlabel(时间 t);grid on;title(已调信号的时域图);n sfm=sfm;for i=1:le ngth(t)-1%接受信号通过微分器处理diff_sfm(i)=(sfm(i+1)-sfm(i)./dt;enddiff_sfm n 二 abs(hilbert(diff_sfm);%hilbert变换，求绝对值得到瞬时幅度(包络检波)zero=(max(diff_sfm n)-mi n( diff_s fmn )/2;diff_sfm n1二diff_sfm n-zero;subplot(3,1,3);%绘制解调信

11、号的时域图plot(1:le ngth(diff_sfm n1)./1000,diff_sfm n1./400);xlabel(时间 t);grid on;title(解调信号的时域图);4.2仿真结果图六调制信号仿真图图七解调信号仿真图五、结果（数据）与分析本次设计达到了实现FM信号调制和解调系统的仿真目的。在这 里使用正弦信号作为基带信号进行调制， 正弦信号形式简单，便于产 生及接收。输入的调制信号通过 FM调制之后，正弦信号波形发生了 明显的变化，与调制前的完全不同，这证明FM调制并不是线性的，而 是非线性的。解调后基本恢复了原调制信号波形，通过本次仿真，我 对FM调制解调的概念又有了更深的了解，加强了我们对原来的通信 知识的巩固，而且也熟悉了 MATLAB个工具如何进行通信仿真有了 更进一步的了解，为以后用 MATLA做诸如此类的学习与研究打下了 基础。在这次