nbfm传输系统

1、苏州科技大学天平学院通信原理课程设计报告题目： NBFM传输系统设计班级：通信1621学号：姓名：成绩：2019年6月23日11、课题背景调制与解调在整个数字通信系统中起着很重要的作用。调制包含调节或调整 的意义。调制的主要目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应， 使信号 经过调制后能够顺利通过信道传输。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需要的位置 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 和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。调制方式分模拟调制系统和数字调制系统。在模拟调制系统中又可分为线性 调制和非线性

2、调制两种，而这里将对非线性调制中的调频调制，即FM中窄带的调制解调做一个深入研究。FM在当今通信系统中用途非常广泛，可用于高保真 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等方面。二、原理介绍（1）FM调制原理FM角度调制信号的一般表达式为：os （t）（ 1-1）式中， 为载波的恒定振幅； ft）为载波的瞬时相位；（t）为相对载波相 位的瞬时相位偏移； t是信号的瞬时角频率，记为）；而t称为相对于载频的 瞬时频偏。(1-2)所谓频率调制（FM，是指瞬时频率偏移随调制信号 成比例变化，即：式中：|为调频灵敏度。这时相位偏移为(1-3)T）r带入式（1-1），则可得调频信号为(1-4

3、)os T ）f |(1-5)如果FM信号的最大瞬时相位偏移满足以下条件T）r -（或时，FM信号的频谱宽度比较窄，称为窄带调频（NBFM。将FM信号般表示式（1-4 ）展开得到os r ososrAs i n i nr（1-6）当满足式子（1-5 ）的条件时，有st（1-7）nr r（1-8）故式（1-6）可以简化为FM os r n（1-9）利用傅里叶变换对(1-10)s TT(u)(1-11)n ji n(00(1-12)t)dt J (设 m(t)的均值为 0)(1-13)33t)dtn(1-14)可得NBFM言号的频域表达式rw A(ll)(1-15)2）相干解调由于NBFM言号可分

4、解成同相分量与正交分量之和，因而可以米用线性调制中的相干解调法来进行解调。设窄带调频信号为m os r n(2-1)并设相干载波n(2-2)相乘器的输出为s2(2-3)再经微分器，即得解调输出-t）(2-4)可见，相干解调可以恢复原调制信号。这种解调方法与线性调制中的相干解 调一样，要求本地载波与调制载波同步，否则将使解调信号失真。三、设计方案本次设计基带信号为载波频率100Hz;解调方式为相干解调。所以基带频率为5Hz。实验使用了间接调频，即先对调制信号积分再调相。最后使用 相干解调法还原信号，即输出解调信号。NBFM9号可看成由正交分量与同相分量合成即：由式（1-9）可得泪 X因此采用图一

5、的方框图可实现 NBFM图1窄带调频原理框图图2相干解调原理图利用Matlab仿真中的simulink模块搭建NBFMW制模块如图3Hd Scectrum图3 NBFM调制模块图中Sine Wave分别输出基带信号门tt，其他参数如图4。Sine Wavel和Sine Wave2为载波输出分别为n 0 tt t和mOn，其它参数如图5和图6所示。 Constant1的值为AM的直流分量，它们的采样时间根据奈奎斯特采样定律。其中 为采样频率， 为信号中的最高频率。Sih?復闪：lur怕妞I*Iie 们：II肿lite、图4 Sine Wave的参数设置lypr： tin basedi(t) 4

6、AiBUJlltilll IlmiivlibLriov在Spectrum Analyzer的前面加一个图6 Sine Wave2的参数设置Zero Order Hold它是是零阶保持器的意思以保证数据的完整性，其参数设置如图7Block Parsimetersr Zero-Ordleir IHtDlcdXZero Ordr HoldZero order hold.PfiniiK torsSample tin总(1 for inheri ted):DK | | Cancel | | lllelp图7 Zero Order Hold的参数设置| 耳 SpAetrumi帚xv IM al ih op

7、tioi tsifipui douTTIOIFITime1 j o*Power2viwSpecirLirninh-orilBd Vjlliodwit hEl jRBW *Sw TlpIO SJtl p1| 7 VV n kcJ-OW OpilUMPliEioMEMrifiv Trejc-d optionsinrts121 1 im I r -1.I I ihJotiRwl lr ticoI hO卜图8 Spectrum Analyzer 的参数设置利用Matlab仿真中的simulink模块搭建NBFMB调模块如图9,此模块为 NBFM勺相干解调部分。图9 NBFM的解调部分图中的Analog

8、 Filter Design为带通滤波器，作用是让调频信号顺利通过， 同时滤除除带外噪声及高次谐波分量，其参数设置如图10。Sine Wave3为相干载波。其参数如图11。Analog Filter Design1为低通滤波器，作用是取出乘法器输出的低频分量，其参数如图12。LIl3Wi aiciJiud: IJut t PTTGrthF i 11 ct* I ypc i lnripA.J i. I ter iirdcriOK | CtuieclHelp图 10 An alog Filter Design的参数设置Sjis tr. The- Is曲Qt | Cujffll图11 Sine Wa

9、ve3的参数设置图 12 An alog Filter Desig n1 的参数设置图14基带信号波形FM的输入信号是正弦波图15已调信号波形 Si，* liinAnrilpiy I do*. K)v- 5FJnvi Olpl*Wi iiM lMmv f图16已调信号频谱由此频谱的两个肩峰可以看出是载波为 100Hz基带信号为5Hz的信号的叠 力卩。两个肩峰分别为95Hz和105Hz,由于我设置的 为5,它的相位偏移远小于 FM角度调制出来的波形特征为：频率周期性地稀疏变化，所以波形调制成功。图17解调信号和基带信号波形的对比由此看出解调信号和基带信号的波形图像完全一致所以此相干解调没有失 真

10、。幅度高是因为 5t）我设置的 为5所以提高了幅度也是为了便于清晰的观察。 Wt- #1Fdf Igk 沪hipu-H S LL总罷匚二图18解调信号的频谱由此频谱也能看出解调信号的频率为 5Hz更能验证没有失真。结论:通过这次课程设计，让我更深刻的理解通信原理这门课， 并且把所学的理论 与实践相联系，同时，这对于课程原理的掌握起到了深化的作用。这次课程设计做的是NBFM调制解调系统的仿真模型设计。这次实验使用的是matlab的simulink模块，我按照老师给我们的思路，在查找很多资料之后终于有了眉目， 我在自己搭了框架图之后发现还是得不到波形，最终只能选择向老师求助，老师对我非常的耐心，不

11、断告诉我那些数据的理论知识， 慢慢给我讲解原理，从那以 后，我就对自己的实验非常有信心，因为大部分疑惑都得到解决之后，我对自己 的NBFMffi来越清晰。我深刻体会到了通信原理设计是一门实践性很强的东西， 不仅要学好书本知识，还必须随时把所学知识投入实际应用之中，只有这样，才 能达到学习的目的。这次实践中，我感觉到自己掌握的还是太匮乏了，当用到某个知识点时，经常是概念不清。所以，我还是觉得必须很熟练的掌握专业知识， 这样才能很顺畅的设计应用、提高效率，考虑问题也会更全面。最重要的是不能 完全看框架图也要从公式出发，比如 NBFM勺正交分量和同相分量的合成公式中 往往不能忽略| |的大小，调频灵敏度往往决定了波形的采样精度，总之这次课程 设计让我受益匪浅学的很多。五、参考文献1 通信原理一