信號(hào)分析課設(shè)報(bào)告－基于matlab的模擬信號(hào)頻率調(diào)制fm與解調(diào)分析(編輯修改稿)
2024-11-12 10:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 持恒定 的體脂肪是，成為頻率調(diào)制（ FM）和相位調(diào)制（ PM），分別簡稱為調(diào)頻或者調(diào)相。因?yàn)轭l率或相位的變化都可以看做是載波角度的變化，故調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。 角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻移的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱之為非線性調(diào)制。由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，故調(diào)頻與調(diào)相之間存在密切關(guān)系，即調(diào)頻必須調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻?？梢?，調(diào)頻與調(diào)相并無本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可相互轉(zhuǎn)換。在實(shí)際應(yīng)用過程中，多采用調(diào)頻波。 有兩種基本的方法來產(chǎn)生調(diào)頻 信號(hào)：直接法和間接法。在直接法中，載波的頻率直接隨著輸入的調(diào)制信號(hào)的變化而改變。在間接法中，先用平衡調(diào)制器產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻信號(hào)，然后通過倍頻的方式把載波頻率提高到需要的水平。 調(diào)頻（ FM） 一般干擾信號(hào)總是疊加在信號(hào)上，改變其幅值。所以調(diào)頻波雖然受到干擾后幅度上也會(huì)有變化，但在接收端可以用限幅器將信號(hào)幅度上的變化削去，所以調(diào)頻波的抗干擾性極好，用收音機(jī)接收調(diào)頻廣播，基本上聽不到雜音。 使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。已調(diào)波 的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母 FM 表示。載波的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)的變化而變，但振幅不變的調(diào)制方式。載波經(jīng)調(diào)頻后成為調(diào)頻波。用調(diào)頻波傳送信號(hào)可避免幅度干擾的影響而提高通信質(zhì)量。廣泛應(yīng)用在通信、調(diào)頻立體聲廣播和電視中。 若使瞬時(shí)頻率直接隨調(diào)制信號(hào)線性地變化，則稱為頻率調(diào)制。這時(shí)，瞬時(shí)角頻率為 武漢理工大學(xué)《信號(hào)分析處理》課程設(shè)計(jì)說明書 4 (t) 2 (t)i c fkm? ? ??? (1) 式中， fk 是調(diào)頻器的靈敏度，單位是 Hz/V。瞬時(shí)相位為 00(t ) (t ) d t 2 ( ) dti c ft k m? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ??? (2) 這時(shí)已調(diào)信號(hào)的表達(dá)式為 0(t ) A co s [ t 2 k ( ) d ]tf c fSm? ? ? ? ???? ? ?? (3) 式 (3)表明，載波相位歲調(diào)制信號(hào)的積分線性地變化。由于調(diào)制方法的非線性，角度調(diào)制的頻域表示非常復(fù)雜，只討論消息信號(hào) m(t) 是正弦信號(hào)的情 況。假設(shè)m (t) A c o s 2mmft?? ，用其對(duì)頻域載波作頻率調(diào)制，已調(diào)信號(hào)表示為 ( t ) A c o s[ t c o s t ]f c f ms ? ? ??? (4) 設(shè) fmf mkAf? ?為 FM 調(diào)制指數(shù)。一般情況下對(duì)于非正弦的 m(t) ，調(diào)制指數(shù)定義為 m ax | m (t ) |ff k W? ? ，其中 W 是消息信號(hào) m(t) 的帶寬。 調(diào)制在通信系統(tǒng)中具有十分重要的作用。一方面，通過調(diào)制可以把基帶信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上去，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)。另一方面，通過調(diào)制可以提高信號(hào)通過信道傳輸時(shí)的抗干擾能力，同時(shí)，它還和傳輸效率有關(guān)。具體地講，不同的調(diào)制方式產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)的帶寬不同，因此調(diào)制影響傳輸帶寬的利用率。調(diào)制過程是一個(gè)頻譜搬移的過程，它是將低頻信號(hào)的頻譜搬移到載頻位置。而解調(diào)是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來，并且不失真地恢復(fù)出原始基帶信 號(hào)。 解調(diào) 調(diào)制信號(hào)的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)，故應(yīng)用范圍受限；而非相干解調(diào)不需同步信號(hào)，且對(duì)于 NBFM信號(hào)和 WBFM 信號(hào)均適用，因此是 FM 系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。在本仿真的過程中我們選擇用非相干解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。 武漢理工大學(xué)《信號(hào)分析處理》課程設(shè)計(jì)說明書 5 圖 21 FM 解調(diào)模型 非相干解調(diào)器由限幅器、鑒頻器和低通濾波器等組成，其方框圖如圖 5 所示。限幅器輸入為已調(diào)頻信號(hào)和噪聲，限幅器是為了消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的畸變；帶通濾波器的作用是用來限制帶外噪聲，使調(diào)頻信號(hào)順利通過。鑒頻器 中的微分器把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波，然后由包絡(luò)檢波器檢出包絡(luò)，最后通過低通濾波器取出調(diào)制信號(hào)。 設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為 ( ) ( ) c o s( ( ) )tt F M c fS t S t A t K m d? ? ???? ? ? ? (5) 微分器的作用是把調(diào)頻信號(hào)變成調(diào)幅調(diào)頻波。微分器輸出為 ? ?( ) ( )()( ) sin( ( ) )i F Mdtc f c fdS t dS tStdt dtK m t t K m d? ? ? ??????? ? ? ? (6) 包絡(luò)檢波的作用是從輸出信號(hào)的幅度變化中檢出調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器輸出為 ? ?( ) ( ) ( )o d c f d c d fS t K K m t K K K m t?????? (7) dK 稱為鑒頻靈敏度（ VHz ），是已調(diào)信號(hào)單位頻偏對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)的幅度，經(jīng)低通濾波器后加隔直流電容，隔除無用的直流，得 ( ) ( )o d fm t K K m t? (8) 武漢理工大學(xué)《信號(hào)分析處理》課程設(shè)計(jì)說明書 6 3. matlab 程序設(shè)計(jì) 調(diào)制程序設(shè)計(jì) 程序代碼 FM 調(diào)制部分核心代碼如下： 武漢理工大學(xué)《信號(hào)分析處理》課程設(shè)計(jì)說明書 7 運(yùn)行結(jié)果
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