實(shí)驗(yàn)三fm調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)指標(biāo)參數(shù)檢測(cè)

1、實(shí)驗(yàn)三 FM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)指標(biāo)參數(shù)檢測(cè)組員：5100309264一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模寒a(chǎn)生基帶信號(hào)頻率、載波參數(shù)及頻偏等參數(shù)可調(diào)整的FM 調(diào)制信號(hào)；觀察參數(shù)變化對(duì)調(diào)制信號(hào)以及調(diào)制后信號(hào)的 FFT 功率譜的影響。二、 實(shí)驗(yàn)原理：FM 調(diào)制所依賴(lài)的基本理論是模擬基帶信號(hào)幅度用載波頻率的細(xì)微變化來(lái)表示。將基帶信號(hào) m(t)調(diào)制到載波信號(hào)上的數(shù)學(xué)過(guò)程包括兩個(gè)步驟。首先，信息信號(hào)必須對(duì)時(shí)間求積分，以獲得相位關(guān)于時(shí)間的函數(shù)(t)。由于相位調(diào)制是非常簡(jiǎn)單的，所以也簡(jiǎn)化了調(diào)制過(guò)程。下面的框圖描述了借助典型 IQ 調(diào)制電路所實(shí)現(xiàn)的 FM：圖 1FM 調(diào)制原理框圖正如上面的框圖所示，從信息信號(hào)的積分得出了相位

2、關(guān)于時(shí)間的函數(shù)。這個(gè)函數(shù)如下所示：(t) = 2 + 2 ()0因此，所得到的調(diào)制結(jié)果是相位調(diào)制，載波的相位會(huì)隨著時(shí)間變化。這個(gè)過(guò)程是非常簡(jiǎn)單的，只需要一個(gè) 90 度相位調(diào)制器，如下所示：圖 290 度相位調(diào)制器可見(jiàn)，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的積分器，頻率調(diào)制可以被簡(jiǎn)化為相位調(diào)制。并且，由于只需要一個(gè) IQ 調(diào)制器，因此可以使用 NI 向量信號(hào)發(fā)生器生成頻率調(diào)制信號(hào)。三、1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析：FM 調(diào)制部分：(1) 實(shí)驗(yàn)程序：當(dāng)m(t) = cos (2)時(shí)，有cos 2 + 2 cos(2) s(t) = 02 +sin(2)= cos= cos sin(2 ) cos(2 ) sin sin(2)

3、sin(2 )根據(jù)此式可以編寫(xiě) labview 程序如下：圖 3 FM 調(diào)制程序圖(2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖 4頻偏f=1MHz，載波頻率 fc=1MHz，基帶頻率 fm=20kHz 的波形和功率譜圖圖 5頻偏f=500kHz，載波頻率 fc=1MHz，基帶頻率 fm=20kHz 的波形和功率譜圖圖 6頻偏f=500kHz，載波頻率 fc=1MHz，基帶頻率 fm=10kHz 的波形和功率譜圖圖 7頻偏f=500kHz，載波頻率 fc=500kHz，基帶頻率 fm=20kHz 的波形和功率譜圖圖 8頻偏f=500kHz，載波頻率 fc=2MHz，基帶頻率 fm=20kHz 的波形和功率譜圖結(jié)果分析：

4、(3)(t) = 2 + 2 ()0f = 由圖 4、圖 5 分析可知，在載波頻率和基帶頻率相同的情況下，頻偏越大（不超過(guò)載波頻率），調(diào)制信號(hào)的頻率波動(dòng)就越大，這是由調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)決定的。同時(shí)由于頻率波動(dòng)較大，功率譜帶寬應(yīng)該增寬，從圖中是這樣的?？梢钥闯觯聦?shí)就由圖 5、圖 6 分析可知，在載波頻率和頻率偏移相同時(shí)，基帶信號(hào)頻率的改變只改變了調(diào)制信號(hào)頻率的變化速度，并沒(méi)有使功率譜帶寬和位置改變。由圖 5、圖 7、圖 8 分析可知，在頻率偏移和基帶頻率相同時(shí)，載波頻率的改變直接影響了調(diào)制信號(hào)的頻率，但是沒(méi)有對(duì)功率譜的帶寬產(chǎn)生任何影響，只是改變了功率譜在頻率分布上的位置。以上結(jié)果均符合 FM 調(diào)制

5、的特性。2.FM 解調(diào)：當(dāng)輸入的已調(diào)制信號(hào)為：cos 2 + 2 cos(2) s(t) = 0要解調(diào)出原信號(hào)m(t) = cos (2)，則應(yīng)對(duì)它先進(jìn)行微分，并進(jìn)行包絡(luò)檢波，即可得到() = 2 + 2 cos(2)再進(jìn)行去直流，去掉 2，再除以2即可獲得原信號(hào)。(1) 實(shí)驗(yàn)程序：圖 9解調(diào)模塊程序圖(2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：以頻偏f=500kHz，載波頻率 fc=500kHz，基帶頻率 fm=20kHz 的調(diào)制波解調(diào)為例。將波形輸入后有：圖 10解調(diào)模塊輸出圖像圖中，上圖為調(diào)制波形，中圖為調(diào)制波經(jīng)過(guò)微分器后輸出的波形（調(diào)頻加調(diào)幅），此波形經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波，再對(duì)幅度增益進(jìn)行處理后，得到最下的圖，即為原始

6、波形。3.聲音調(diào)制與解調(diào)：利用 labview 自帶系統(tǒng)通過(guò)麥克風(fēng)到聲音數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過(guò)的調(diào)制和解調(diào)模塊，最后再通過(guò)聲音輸出系統(tǒng)輸出。(1) 實(shí)驗(yàn)程序：圖 11聲音的相關(guān)模塊圖 12聲音后與調(diào)制模塊相連接圖 13聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)后輸出(2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析：圖 14聲音信號(hào)與調(diào)制波形（白色為聲音信號(hào)，紅色為調(diào)制波形）分析：紅色波為調(diào)制后的波形，可以看到基本形狀為正弦波信號(hào)。分析認(rèn)為，是載波頻率較低，而聲音頻率較高導(dǎo)致的，可以適當(dāng)調(diào)高載波頻率。但是 labview中聲音信號(hào)的采樣率最高只有 40000Hz，所以載波頻率 fc率較高時(shí)，采樣出的波形不是完整的波形。過(guò) 20000Hz，且頻圖 15

7、聲音信號(hào)與調(diào)制波形（白色為聲音信號(hào)，紅色為調(diào)制波形）分析：提高了載波頻率以后又重新，得到信號(hào)和調(diào)制信號(hào)。圖 16調(diào)制信號(hào)的功率譜分析：可以看到信號(hào)的功率譜在載波頻率 10000 出非常強(qiáng)，主要原因還是因?yàn)檩d波頻率不夠大，使變化不夠明顯，但并不影響解調(diào)的效果。圖 17調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)分析：圖中上圖為調(diào)制信號(hào)，中圖為經(jīng)過(guò)微分器的調(diào)制信號(hào)，下圖為解調(diào)后的信號(hào)，為了能夠更好的比較解調(diào)前后的波形，形如下：解調(diào)前后的波形顯示在一張圖上，波圖 18原信號(hào)與解調(diào)信號(hào)分析：圖中白色信號(hào)為原信號(hào)，紅色信號(hào)為解調(diào)出的信號(hào)，可以看到波形非常符合，解調(diào)成功。四、實(shí)驗(yàn)故障：聲卡支持問(wèn)題：在編寫(xiě)完處理聲音的模塊后運(yùn)行程序時(shí)，labview 報(bào)錯(cuò)，顯示聲卡不支持。1.在網(wǎng)上查找了相關(guān)資料后，發(fā)現(xiàn)是 labview 與電腦連接題。，隨后就解決了這一問(wèn)2.關(guān)于聲音采樣率：Labview 中對(duì)聲音采樣信號(hào)的采樣率最高只能 40000Hz，剛開(kāi)始