fm調(diào)制及解調(diào)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-06-10 03:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)。 解調(diào)過程分析 解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從接收的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)。 信號(hào)通過信道傳輸后，具有將信號(hào)放大和反變換功能的接收端將已調(diào)制的信號(hào)搬移（解調(diào)）到原來的頻率范圍。調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)也叫同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，軍事頻譜搬移。調(diào)制是把基帶信號(hào)的頻譜搬到了載波位置，這一過程可以通過一個(gè)相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)則是調(diào)制的反過程，即把在載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原始基帶位置，因此同樣可以用相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)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)不需要同步信號(hào)，是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式，本設(shè)計(jì)采用非相干解調(diào)。設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為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)檢波器輸出為稱為鑒頻靈敏度（），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，得微分器通過程序?qū)崿F(xiàn)，代碼如下：%解調(diào)接收到的信號(hào) function myfun() y2=wavrecord(44101,44100)。%接收聲音信號(hào) Sfm=conv(y2,BPF)。%讓收到的信號(hào)通過已經(jīng)設(shè)計(jì)好的帶通濾波器 for i=1:length(t)1 diff_Sfm(i)=(Sfm(i+1)Sfm(i))./dt。%讓信號(hào)通過微分器 end S=conv(Sfm,LPF)。%讓收到的信號(hào)通過已經(jīng)設(shè)計(jì)好的低通濾波器S=abs(hilbert(S))。%用希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波 plot(S)。%畫圖 xlabel(39。t39。)。 ylabel(39。解調(diào)后的信號(hào)S（t）39。)。通過M文件繪制出兩種不同信噪比解調(diào)的輸出波形如下： 調(diào)制信號(hào)的時(shí)域圖 無噪聲條件下已調(diào)信號(hào)時(shí)域圖 無噪聲條件下解調(diào)信號(hào)時(shí)域圖 高斯白噪聲信道特性 我們將信道中存在的不需要的電信號(hào)統(tǒng)稱為噪聲。通信系統(tǒng)中的噪聲是疊加在信號(hào)上的，沒有傳輸信號(hào)時(shí)通信系統(tǒng)中也有噪聲，噪聲永遠(yuǎn)存在于通信系統(tǒng)中。噪聲可以看成是信道中的一種干擾，也稱為加性干擾，因?yàn)樗钳B加在信號(hào)之上的。噪聲對(duì)于信號(hào)的傳輸是有害的，它能使模擬信號(hào)失真，是數(shù)字信號(hào)發(fā)生錯(cuò)碼，并限制著信息的傳輸速率。 按照來源分類，噪聲可以分為人為噪聲和自然噪聲兩大類。人為噪聲是有人類的活動(dòng)產(chǎn)生的，自然噪聲是自然界中存在的各種電磁波輻射，此外還有一種很重要的自然噪聲，即熱噪聲。熱噪聲來自一切電子型元器件中電子的熱運(yùn)動(dòng)。由于在一般的通信系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)熱噪聲的頻譜是均勻分布的，好像白光的頻譜在可見光的頻譜范圍內(nèi)均勻分布那樣，所以熱噪聲又常稱為白噪聲。由于熱噪聲是由大量自由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其統(tǒng)計(jì)特性服從高斯分布，故常將熱噪聲稱為高斯白噪聲。在本仿真的過程中我們假設(shè)信道為高斯白噪聲信道。設(shè)正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為其中，白噪聲的取值的概率分布服從高斯分布。MATLAB本身自帶了標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的內(nèi)部函數(shù)。函數(shù)產(chǎn)生的隨 機(jī)序列服從均值為，方差的高斯分布。正弦波通過加性高斯白噪聲信道后的信號(hào)為故其有用信號(hào)功率為噪聲功率為信噪比滿足公式則可得到公式我們可以通過這個(gè)公式方便的設(shè)置高斯白噪聲的方差。 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能分析 調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能分析模型圖中帶通濾波器的作用是抑制信號(hào)帶寬以外的噪聲。是均值為零，單邊功率譜密度為的高斯白噪聲，經(jīng)過帶通濾波器后變?yōu)檎瓗Ц咚乖肼?。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。設(shè)調(diào)頻信號(hào)為故其輸入功率為輸入噪聲功率為因此輸入信噪比為在大信噪比條件下，信號(hào)和噪聲的相互作用可以忽略，這時(shí)可以把信號(hào)和噪聲分開來算，這里，我們可以得到解調(diào)器的輸出信噪比 上式中，為載波的振幅，為調(diào)頻器靈敏度，為調(diào)制信號(hào)的最高頻率，為噪聲單邊功率譜密度。我們?nèi)缛艨紤]為單一頻率余弦波時(shí)的情況，可得到解調(diào)器的制度增益為考慮在寬帶調(diào)頻時(shí)，信號(hào)帶寬為 則可以得到 可以看出，大信噪比時(shí)寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的信噪比增益是很高的，它與調(diào)頻指數(shù)的立方成正比?？梢姡哟笳{(diào)頻指數(shù)，可使調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能迅速改善。但加大調(diào)頻指數(shù)，又會(huì)增大信號(hào)占用帶寬，所以說FM調(diào)制的大信噪比是用帶寬來換取的。各種調(diào)制解調(diào)方式的傳輸增益和所占帶寬各有不同，我們可根據(jù)實(shí)際情況選用比較合適的調(diào)制解調(diào)方式，下表列出了幾種方式的各項(xiàng)指標(biāo)（ ）：調(diào)制方式傳輸帶寬實(shí)現(xiàn)的難易線性調(diào)制AM2B最簡(jiǎn)單DSBSC2B1復(fù)雜SSBB1最復(fù)雜VSB1中等非線性調(diào)制FM簡(jiǎn)單PM復(fù)雜 模擬調(diào)制系統(tǒng)的帶寬與噪聲性能 5． 仿真實(shí)現(xiàn) FM和PM的調(diào)制 ⑴程序流程圖：確定系統(tǒng)的主要參數(shù)構(gòu)建調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)調(diào)頻OR調(diào)相對(duì)調(diào)制信號(hào)積分與相應(yīng)的比例常數(shù)相乘加到載波的相位上得到調(diào)頻或調(diào)相信號(hào)調(diào)頻調(diào)相 程序流程圖⑵編程仿真程序代碼 參數(shù)設(shè)置為：調(diào)制信號(hào)頻率：10Hz；調(diào)制信號(hào)幅度：1V；載波信號(hào)頻率：100Hz；載波信號(hào)幅度：1V；調(diào)頻比例常數(shù)kf：2000；調(diào)相比例常數(shù)kp：100；采樣頻率fs: 500Hz。①正弦波：T=。%采樣間隔fs=1/T。%采樣頻率N=256。%采樣點(diǎn)數(shù)n=0:N1。t=n*T。vx=cos(2*pi*10*t)。%調(diào)制信號(hào)int_vx(1)=0。for i=1:(length(t)1) int_vx(i+1)=int_vx(i)+vx(i)*T。endvc=cos(2*pi*100*t)。%載波信號(hào)kf=2000。%調(diào)頻比例常數(shù)vf=cos(2*pi*100*t+2*pi*kf*int_vx)。%調(diào)頻信號(hào)VX=fft(vx,N)。VC=fft(vc,N)。VF=fft(vf,N)。f=n*fs/N。figure(1)subplot(3,2,1)plot(vx)。title(39。時(shí)域調(diào)制信號(hào)39。)grid onsubplot(3,2,2)plot(f(1:N/2),abs(VX(1:N/2)))。title(39。頻域調(diào)制信號(hào)39。)xlabel(39。Hz39。)grid onsubplot(3,2,3)plot(vc)。title(39。時(shí)域載波信號(hào)39。)grid onsubplot(3,2,4)
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