基于matlab的fm頻率調(diào)制

1、-PAGE . zMATLAB實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制摘 要：FM屬于角度調(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)頻譜的線性搬移，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，故又稱為非線性調(diào)制。FM調(diào)制又稱為頻率調(diào)制，與幅度調(diào)制相比，角度調(diào)制的最突出的優(yōu)勢在于其較高的抗噪聲性能，但獲得這種優(yōu)勢的代價(jià)是角度調(diào)制占用比幅度調(diào)制信號(hào)更寬的帶寬。調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用，通過調(diào)制不僅可以進(jìn)展頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?，調(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。本課

2、程設(shè)計(jì)主要基于MATLAB集成環(huán)境編寫程序?qū)崿F(xiàn)FM 調(diào)制與解調(diào)過程，并分別繪制出調(diào)制信號(hào)、已調(diào)信號(hào)和解調(diào)信號(hào)的時(shí)域及頻域波形。-. zFM調(diào)制被調(diào)信號(hào)，載波，其中，偏移常量。繪制的時(shí)域、頻域曲線；令表示調(diào)頻信號(hào)，求的表達(dá)式，繪制的時(shí)域、頻域曲線；繪制解調(diào)信號(hào)的時(shí)域、頻域曲線。二、課程設(shè)計(jì)目的1.熟悉MATLAB的使用方法，其中包括了解簡單函數(shù)、了解原理和掌握操作方法；2.加深對(duì)FM信號(hào)調(diào)制原理的理解；3.增強(qiáng)在通信原理仿真方面的動(dòng)手能力與自學(xué)能力；4.完成FM調(diào)制仿真之后，再遇到類似的問題時(shí)，學(xué)會(huì)對(duì)所面對(duì)的問題進(jìn)展系統(tǒng)的分析，并能從多個(gè)方面進(jìn)展比擬。三、實(shí)驗(yàn)原理角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為式中：

3、A為載波的恒定振幅；為信號(hào)的瞬時(shí)相位，記為；為相對(duì)于載波相位的瞬時(shí)相位偏移；是信號(hào)的瞬時(shí)角頻率，記為；而稱為相對(duì)于載頻的瞬時(shí)頻偏。所謂頻率調(diào)制FM，是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，即試中：為調(diào)頻靈敏度。 這時(shí)相位偏移為：，代入角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式，可得調(diào)頻信號(hào)為：四、問題分析此題主要要求描繪出各狀態(tài)下信號(hào)的時(shí)域及頻域曲線，其中時(shí)域曲線可以直接根據(jù)函數(shù)表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出圖形，而頻域表達(dá)式則需對(duì)時(shí)域表達(dá)式求傅里葉變換之后，再利用plot函數(shù)做出頻域曲線。第一問中要求求出調(diào)制信號(hào)的時(shí)域和頻域曲線。我們可以根據(jù)題目中給出的表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出時(shí)域波形，再將進(jìn)展傅里葉變換得到，根

4、據(jù)表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出頻域波形。第二問中要求求出調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域和頻域曲線。根據(jù)調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式可知，要想求出調(diào)頻信號(hào)的表達(dá)式，須得先求出的積分，然后再求出調(diào)頻信號(hào)的表達(dá)式，根據(jù)求出的表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出時(shí)域波形，再將進(jìn)展傅里葉變換得到，根據(jù)表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出頻域波形。第三問中要求求出解調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域曲線。由于非相干解調(diào)對(duì)NBFM信號(hào)和WBFM信號(hào)均適用，而相干解調(diào)只適用于NBFM信號(hào)，根據(jù)題目要求，采用非相干解調(diào)方法。此時(shí)解調(diào)器的輸出應(yīng)為：。根據(jù)表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出時(shí)域波形，再將進(jìn)展傅里葉變換得到，根據(jù)表達(dá)式利用plot函數(shù)畫出頻域波形。五、模型建立與求解4.

5、1 原始信號(hào)的時(shí)域與頻域被調(diào)信號(hào)表達(dá)式，根據(jù)表達(dá)式利用plot函數(shù)求出時(shí)域曲線，調(diào)用傅里葉變換模塊求出頻域表達(dá)式，利用plot函數(shù)求出頻域曲線。結(jié)果如下：4.2 調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域與頻域調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式為：，將被調(diào)信號(hào)帶入，即可求得調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式,然后類似于第一問的求解即可求得調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域和頻域表達(dá)式。結(jié)果如下：4.3 解調(diào)信號(hào)的時(shí)域與頻域由于非相干解調(diào)對(duì)NBFM信號(hào)及WBFM信號(hào)均適用，所以采用非相干的解調(diào)方法。調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為：則解調(diào)輸出應(yīng)為：這就是說，調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是要產(chǎn)生一個(gè)與輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率呈線性關(guān)系的輸出電壓。完成這種頻率-電壓轉(zhuǎn)化關(guān)系的器件是頻率檢波器，簡稱鑒頻器。下列

6、圖描述了一種振幅鑒頻器進(jìn)展相干解調(diào)的特性與原理框圖。微分電路LPFBPF及限幅器包絡(luò)檢波器限幅器的作用是消除信道中的噪聲和其他原因引起的調(diào)頻波的幅度起伏，帶通濾波器BPF是讓調(diào)頻信號(hào)順利通過你，同時(shí)濾除帶外噪聲及高次諧波分量。微分器和包絡(luò)檢波器構(gòu)成了具有近似理想鑒頻特性的鑒頻器。微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波變成幅度和頻率都隨原始信號(hào)變化的調(diào)幅調(diào)頻，即包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再經(jīng)低通濾波后即得解調(diào)輸出式中：為鑒頻器靈敏度V/(rad/s)將原始信號(hào)帶入上式即可求得解調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式，然后類似于第一問求解可畫出解調(diào)信號(hào)的時(shí)域及頻域曲線。結(jié)果如下：六、遇到的問題及解決方法在此次

7、課程設(shè)計(jì)中由于自己對(duì)FM調(diào)制及MATLAB軟件并沒有特別深的了解，所以在做此課程設(shè)計(jì)時(shí)遇到許多難題： 1.由于剛開場對(duì)自己所要做的FM調(diào)制原理沒有搞清楚，導(dǎo)致開場時(shí)做題完全一頭霧水，沒有明確的方向。另外，由于我對(duì)MATLAB也不是很了解，使得我的編程過程更加困難，之后通過借來的書籍及教師的輔導(dǎo)后，自己逐步對(duì)該課題有了一定的了解，逐步完成了課程設(shè)計(jì)。2.由于對(duì)MATLAB中函數(shù)的理解不夠，而造成我在利用modulate這個(gè)函數(shù)時(shí)不知如何運(yùn)用，之后通過MATLAB中的幫助選項(xiàng)后，再通過自己不斷調(diào)試逐步學(xué)會(huì)了這個(gè)函數(shù)的運(yùn)用。3.在做時(shí)域到頻域的變化步驟時(shí)，由于要利用傅立葉函數(shù)進(jìn)展變化，剛開場完全不知

8、該如何用代碼來表示傅立葉變換。雖然很多書籍上有DFT，IFFT函數(shù)，但我完全不能明白其意思，后來才知道自己完全進(jìn)入了誤區(qū)，通過教師的指點(diǎn)，得知FFT是快速傅立葉變化，可以使時(shí)域直接到頻域進(jìn)展變化，從而才使問題得到解決。雖然在課程設(shè)計(jì)開場時(shí)遇到許多難題，但通過自己努力以及與同學(xué)一起探討，逐步加深了理解，在教師的輔導(dǎo)下逐步完成了此次的課程設(shè)計(jì)。七、結(jié)論1. FM調(diào)制的載波信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化；2. FM是相位偏移隨的積分呈線性變化；3. FM調(diào)制與幅度調(diào)制相比，最突出的優(yōu)勢在于其較高的抗噪聲性能，但獲得這種優(yōu)勢的代價(jià)是角度調(diào)制占用比幅度調(diào)制信號(hào)更寬的帶寬。4. 調(diào)頻是幅度恒定的已調(diào)信號(hào)，發(fā)

9、射時(shí)，可采用高效率的丙類諧振功率放大器將它放大到所需的發(fā)射功率，而在接收這些已調(diào)信號(hào)時(shí)將呈現(xiàn)出很強(qiáng)的抗干擾能力。參考文獻(xiàn)1 樊昌信 曹麗娜編著 通信原理 國防工業(yè)2007.82 馮玉珉 郭宇春編著 通信系統(tǒng)原理，清華大學(xué)，2010.123 陳巖 喬繼紅編著 通信原理與數(shù)據(jù)通信 機(jī)械工業(yè) 2006.10附錄：源代碼：cleart0=0.1;tz=0.0001;fz=1/tz;t=-t0:tz:t0;pi=atan(1.0)*4.0; kf=100; %調(diào)頻靈敏度fc=250; %載波頻率kd=0.5; %鑒頻器靈敏度df=0.05;m_fun=sinc(100*t).*(t=-0.1&t=0.1

10、); %m表示被調(diào)信號(hào)int_m(1)=0;for i=1: length(t)-1 int_m(i+1)=int_m(i)+m_fun(i)*tz;end*=cos(2*pi*fc*t+kf*int_m);%*調(diào)制信號(hào)y=m_fun.*kd*kf; %y解調(diào)信號(hào)M,m_fun,df1=fftseq(m_fun,tz,df); %M表示被調(diào)信號(hào)頻譜 M=M/fz;f=0:df1:df1*(length(m_fun)-1)-fz/2;*,*,df1=fftseq(*,tz,df); %*表示調(diào)制信號(hào)頻譜*=*/fz;Y,y,df1=fftseq(y,tz,df); %Y表示解調(diào)信號(hào)頻譜Y=Y/f

11、z;clf;%原始信號(hào)時(shí)域圖形figure(1);plot(t,m_fun(1:length(t), LineWidth,3);a*is(-0.1,0.1,-0.5,1.5);title(原始信號(hào)的時(shí)域圖形);*label(時(shí)間);legend(m(t);%調(diào)頻信號(hào)時(shí)域圖形figure(2);plot(t,*(1:length(t), LineWidth,3);a*is(-0.02,0.02,-2,2);title(調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域圖形);*label(時(shí)間);legend(*(t);%解調(diào)信號(hào)時(shí)域圖形figure(3);plot(t,y(1:length(t), LineWidth,3);a*is(-0.1,0.1,-20,60);title(解調(diào)信號(hào)的時(shí)域圖形);*label(時(shí)間);legend(y(t);%原始信號(hào)頻域曲線figure(4);plot(f,abs(fftshift(M), LineWidth,3);a*is(-300,300,0,0.02);title(原始信號(hào)的頻域圖形);*label(頻率);legend(M(f);%調(diào)頻信號(hào)頻域曲線figure(5);plot(f,abs(fftshift(*), LineWidth,2);