基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析

1、课程设计任务手册学生姓名：杨刚专业班：电信1302讲师：工作单位：武汉理工大学题目：信号分析与处理课程设计基于MATLAB的模拟信号调频解调分析初始条件：1.Matlab6.5或以上软件；2.先决课程：通信原理等。需要完成的主要任务：(包括课程设计的工作量及其技术要求，以及编写规范等具体要求)1.利用MATLAB Simulink工具箱中的模块对模拟频率进行调制和解调，并观察波形变化2.绘制程序设计框图，编写程序代码，在计算机上运行调试程序，记录实验结果(包括计算结果和图表等)。)，并对实验结果进行分析和总结；3.课程设计说明是根据学校的统一规范编写的，包括：(1)目录；理论分析；编程；(4)

2、程序运行结果和图表的分析和总结；课程设计经验(至少800字，必须手写。)；6参考文献(不少于5篇)。时间表：周一和周二检查数据，了解设计内容；星期三和星期四进行程序设计，在计算机上调试程序；星期五，组织实验结果，写课程设计说明。讲师签名：2013年7月2日系主任(或责任教师)签字：2013年7月2日目录1 Simulink的视图11.1 MATLAB 1简介1.2 Simulink 1简介2原理分析32.1通信系统32.1.1通信系统1的一般模型模拟通信系统32.2调频调制和解调原理43基于Matlab 6的方案设计3.1 Matlab代码63.2 Matlab仿真84基于Simulink 1

3、2的方案设计4.1利用Simulink 12进行建模和仿真的过程4 . 1 . 1 Simulink模块库简介124.1.2调制解调器模块库介绍134.2调频调制解调电路及仿真144.3模拟结果分析175经验186参考文献20本科设计评估表1 Simulink简介Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业、强大、简单的仿真工具，越来越受到工程技术人员的青睐。积木建模与仿真简单直观，已广泛应用于各个领域。本课题主要分析基于simulink平台的调频信号的调制和解调。1.1 MATLAB简介Matlab是矩阵实验室的缩写，意思是矩

4、阵实验室。它具有强大的矩阵处理和绘图功能，还可以进行文字处理、绘图、建模和仿真等功能。Matlab是美国MathWorks公司生产的一款商用数学软件，是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互环境，主要包括Matlab和Simulink。Matlab已经发展成为一个强大的大规模软件，具有多学科、多工作平台。Matlab的基本数据单元是矩阵，其指令表达式与数学和工程中常用的非常相似。因此，用Matlab解决问题比用C、FORTRAN等语言完成同样的事情要简单得多，而且Matlab还吸收了Maple等软件的优点，使其成为一个功能强大的数学软件。新版本中还增加了对C、

5、FORTRAN、C和JAVA的支持。它可以直接调用，用户也可以将自己的实用程序导入到Matlab函数库中，方便以后的调用。此外，许多Matlab爱好者已经编写了一些经典程序，用户可以直接下载使用。Matlab的帮助功能非常强大，有自己详细的帮助手册，基于超文本标记语言的完整帮助功能，帮助信息也可以通过帮助命令获得。程序语法类似于C语言，具有很大的设计自由度，便于我们编程。Matlab有一个高级的程序环境，但是程序环境非常简单易用。Matlab源程序具有很大的开放性。Matlab具有强大的图形绘制功能。Matlab也有强大的工具箱。这些工具箱是由在该领域具有较高学术水平的专家编写的，因此用户不需

6、要编写自己学科内的基本程序，而是直接进行高质量、精确和复杂的研究，这可以极大地促进我们的学习和研究工作。1.2 Simulink简介Simulink是MATLAB的重要组成部分之一，它为动态系统建模、仿真和综合分析提供了一个集成的环境。在这种环境下，一个复杂的系统可以通过简单直观的鼠标操作来构建，而不需要编写大量的程序。Simulink具有适应性广、结构和流程清晰、仿真精细、贴近现实、高效灵活等优点。基于这些优点，Simulink已广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计中。同时，大量的第三方软件和硬件可以应用于或需要应用于Simulink。Simulink框图提供了一个高度交互式的模

7、拟环境，可以通过下拉菜单或命令行进行模拟。菜单模式对于交互工作非常方便，而命令行模式对于运行一个大类的模拟非常有用，比如蒙特卡罗模拟。Simulink的开放结构允许用户扩展仿真环境的功能：使用Matlab、FORTRAN和C代码生成带有自己图标和界面的定制模块库。因此，用户可以链接用FORTRAN或C语言编写的代码，或者购买第三方开发提供的模块库，进行更高级的系统设计、模拟和分析。从理论上讲，有必要对通信系统进行深入细致的研究。通过系统仿真和分析，可以看出Simulink在系统建模和仿真方面具有很大的优势，是学习、研究和设计通信系统的有力工具。Simulink可以直接利用Matlab的许多资源

8、和功能。Simulink具有以下特点：基于矩阵的数值计算、高级编程语言、图形和可视化。利用可视化仿真工具Simulink对通信系统进行仿真分析的技术路线分为：以验证仿真数学模型的有效性；通信系统仿真模型(程序)的验证；模拟算法的验证；模拟结果的置信度分析。2原理分析2.2调频调制解调原理调频，又称调频，是一种高频振荡信号的频率根据调制信号的规律而变化，而振幅保持不变的调制方法。相位调制或相位调制(PM)是一种使高频振荡的相位按照调制信号的规律变化，而振幅保持不变的调制方法。因为频率和相位之间有微分和积分关系，所以频率调制和相位调制之间有密切的关系。因此，频率调制和相位调制统称为角度(度)调制。

9、如果只给出一个波形或表达式，就不可能确定调制方式是频率调制还是相位调制。让载波信号调制信号是调频信号的一般表达式是相位调制信号的一般表达式是以单音调制为例，对于调频信号，其瞬时角频率和瞬时相位为：其中是频率调制指数。因此，调频波的表达式是它是一种等幅密度波，密度的变化与调制信号有关，调制信号取决于等幅波的密度或单位时间的过零次数。调频信号的参数主要包括：(1)最大角频率偏移它是瞬时角频率的最大值。最大频偏是瞬时频偏的最大值。或者反映频率调制的程度，这是衡量频率调制质量的一个重要指标。或者与总和成比例，而与调制信号的频率无关。调频波的瞬时频率在之间变化，最大变化为。(2)调制系数(调制灵敏度)它

10、代表控制瞬时(角)频率的能力，是调频信号电路的一个重要参数。(3)调频指数它是由单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移。但与f成反比。它可以大于1，通常远远大于1。调频信号的频谱具有以下特征：(1)以载波频率为中心，由无限对由调制信号频率f分隔的边频分量组成，每个分量的幅度取决于贝塞尔函数，对称分布；(2)载波分量不总是最大的，有时为零；(3)调频信号的大部分功率集中在载波频率附近；(4)光谱结构与氟密切相关；调频解调也称为频率鉴别。其中一种方法是将输入的调频信号转换成特定的波形，使转换后的波形包含反映瞬时频率变化的平均分量。然后通过低通滤波器输出所需的解调电压。3基于Matlab的方案设计3.1

11、 Matlab代码t0=0.2tz=0.0001%设置时间步长FZ=1/tz；%设置采样频率t=-t 0: tz :t 0；%生成时间向量kf=100%设置调频索引fc=1000%设置载波频率% kd=0.5%设置鉴频增益/鉴频灵敏度df=0.05%设置分辨率m _ fun=cos(400 * pi * t)；int _ m(1)=0；m_fun积分%对于I=1:长度(t)-1int _ m(I 1)=int _ m(I)m _ fun(I)* tz；目标x=cos(2 * pi * fc * T2 * pi * KF * int _ m)；%调制信号y=m_fun。* kf%解调信号M，m_

12、fun，df1=fftseq(m_fun，tz，df)；原始信号的%快速傅立叶变换M=M/FZ；f=0:df1:df1*(长度(m _ fun)-1)-FZ/2；X，X，df1=fftseq(x，tz，df)；调制信号的%快速傅立叶变换X=X/FZ；Y，Y，df1=fftseq(y，tz，df)；解调信号的%快速傅立叶变换Y=Y/FZ；图(1)；%生成原始信号的时域图形图(t，m_fun(1:length(t)，线宽，3)；轴(-0.01 0.01-1.5 1.5)；标题(原始信号的时域图)；Xlabel(时间)；图例(m(t)图(2)；%生成原始信号的频域图形图(f，abs(fftshift

13、(M)，线宽，3)；轴(-400 400-0.01 0.1)；标题(原始信号的频域图)；Xlabel(频率)；图例(M(f)；图(3)；%生成调制信号的时域图图(t，x(1:length(t)，线宽，3)；轴(-0.015 0.015-1.5 1.5)；标题(调制信号的时域图)；Xlabel(时间)；图例(x(t)；图(4)；%生成调制信号的频域图形图(f，abs(fftshift(X)，线宽，3)；轴(-1500 1500 0.1)；标题(调制信号的频域图)；Xlabel(频率)；图例(十(f)；图(5)；%生成解调信号的时域图形图(t，y(1:length(t)，线宽，3)；轴(-0.01 0.01-100 100)；标题(解调信号的时域模式)；Xlabel(时间)；图例(y(t)；图(6)；%生成解调信号的频域图形图(f，abs(fftsh