基于matlab的fm通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-文庫(kù)吧
2025-06-08 16:01 本頁(yè)面
【正文】 頻率偏移較小，占據(jù)帶寬較窄、抗干擾性能更好等。所以本次課程設(shè)計(jì)選擇窄帶調(diào)頻。一般情況下，相干解調(diào)法較適用于窄帶調(diào)頻。所以在以上選擇的前提下，本次課程設(shè)計(jì)的解調(diào)方法選擇相干解調(diào)針對(duì)以上的分析選擇的最佳方案為方案四。3 FM通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) FM通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)模擬信源調(diào)制器發(fā)濾波器信道收濾波器解調(diào)器信宿噪聲no(t)(S/N)o圖3 模擬通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì) FM通信系統(tǒng)各部分的功能調(diào)制器: 使信號(hào)與信道相匹配, 有利于信號(hào)在信道中傳輸。發(fā)濾波器: 濾除調(diào)制器輸出的無(wú)用信號(hào)。收濾波器: 濾除信號(hào)頻帶以外的噪聲。一般設(shè)N(t)為高斯白噪聲,則Ni(t)為窄帶白噪聲。在通信系統(tǒng)中一般需要將信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制,以利于信號(hào)在信道上的傳輸，調(diào)制是將用原始信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)的某一參數(shù)，使之隨原始信號(hào)的變化而成規(guī)律變化。調(diào)制可分為線(xiàn)性調(diào)制和非線(xiàn)性調(diào)制。線(xiàn)性調(diào)制有AM、DSB等，非線(xiàn)性調(diào)制有FM、PM等，這里主要討論FM調(diào)制通信系統(tǒng) FM通信系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算及原理（1）FM調(diào)制原理角調(diào)制不是線(xiàn)性調(diào)制，角調(diào)制中已調(diào)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)頻譜之間不是線(xiàn)性關(guān)系而是產(chǎn)生出新的與頻譜搬移不同的新的頻率分量，呈現(xiàn)非線(xiàn)性特性，故又成為非線(xiàn)性調(diào)制。FM調(diào)制中瞬時(shí)角頻率是關(guān)于調(diào)制信號(hào)的線(xiàn)性函數(shù)， 瞬時(shí)角頻率偏移量 則， 瞬時(shí)角頻率為:。為頻偏指數(shù),則調(diào)頻信號(hào)為:。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)是單頻余弦時(shí),調(diào)制信號(hào)為:。為調(diào)頻指數(shù)。調(diào)制信號(hào)的信號(hào)的產(chǎn)生 圖4 調(diào)頻信號(hào)的直接產(chǎn)生 圖5 調(diào)頻信號(hào)的間接產(chǎn)生如上兩圖，在間接產(chǎn)生方法中，因?yàn)閷?shí)際調(diào)相的相位調(diào)節(jié)器的范圍在，故而間接調(diào)頻只能用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調(diào)制情況，而直接調(diào)頻則常用于寬帶調(diào)制情況。窄帶角頻率調(diào)制時(shí)，最大瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于30176。即,調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式，當(dāng)為窄帶調(diào)制時(shí)，,假設(shè)調(diào)制信號(hào)的頻譜為,而且假設(shè)的平均值為零,由傅氏變換可得:,此時(shí)調(diào)頻信號(hào)的帶寬為調(diào)制信號(hào)的兩倍。其相應(yīng)圖形如下： 0圖6 調(diào)制信號(hào)頻譜0 圖7 調(diào)頻信號(hào)頻譜（2）解調(diào)原理①非相干解調(diào)由于調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，因而調(diào)制信號(hào)的調(diào)節(jié)器必須產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓，即輸入為調(diào)制信號(hào)為:，則解調(diào)器的輸出應(yīng)為:最簡(jiǎn)單的解調(diào)器是鑒頻器 , 原理圖如下： 限幅器及帶通微分器包絡(luò)檢波低通濾波器圖8非相干解調(diào)原理圖包絡(luò)檢波輸出為, 為鑒頻器的靈敏度，微分器和包絡(luò)檢波構(gòu)成鑒頻器。②相干解調(diào)由于窄帶調(diào)頻信號(hào)可分解為同相分量和正交分量，因而可以用線(xiàn)性調(diào)制中的相干解調(diào)來(lái)進(jìn)行解調(diào)。原理圖如下： 帶通濾波相乘器微分器低通濾波圖9相干解調(diào)原理圖帶通濾波器的作用是抑制信號(hào)帶寬以外的噪聲，低通濾波器輸出；相干解調(diào)不僅要恢復(fù)基帶調(diào)制信號(hào)，還要恢復(fù)相干載波，上圖所示的相干解調(diào)法只適用于窄帶調(diào)頻。（3）調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 主要討論非相干解調(diào)的抗噪聲性能，輸入信號(hào)，輸入功率，輸入噪聲,信噪比為,非相干解調(diào)的解調(diào)器的輸入端是調(diào)頻信號(hào)與噪聲的疊加，為 ，在大信噪比情況下，解調(diào)器的輸出端的信噪比為 ，考慮單頻余弦信號(hào)調(diào)制，故可得大信噪比情況下的信噪比增益為，單頻時(shí)，性噪比增益和調(diào)頻指數(shù)的三次方成正比。加大調(diào)頻指數(shù)，可使調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能迅速改善。4 FM通信系統(tǒng)的仿真 FM通信系統(tǒng)仿真軟件 MATLAB的介紹MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和mathematica、maple并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。它以矩陣為基本數(shù)據(jù)單位，在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中
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