調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)的建模與仿真

《通信系統(tǒng)建模與仿真》實(shí)訓(xùn)報(bào)告院別：院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期：調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)的建模與仿真院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期：院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期：院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期：院別：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：完成日期：

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1概述 12設(shè)計(jì)要求 12.1調(diào)頻立體聲廣播的調(diào)制 12.2調(diào)頻立體聲的非相干解調(diào) 13設(shè)計(jì)方案 13.1發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案 13.2接收機(jī)設(shè)計(jì)方案 14總結(jié) 115致謝 126參考文獻(xiàn) 12PAGE121概述本設(shè)計(jì)是調(diào)頻廣播系統(tǒng)是小功率無(wú)線調(diào)頻廣播播發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)路無(wú)線電廣播具有效果好，成本低，使用便捷，維修方便等特點(diǎn)，小功率無(wú)線廣播系統(tǒng)是由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射與接收的性能優(yōu)劣決定著調(diào)頻廣播的收聽(tīng)效果。由多條聲音信息通道來(lái)傳輸聲音信息，使還原時(shí)呈現(xiàn)空間聲像的廣播技術(shù)。常用的為二通道。由于立體聲信號(hào)頻帶寬，信號(hào)質(zhì)量要求高，通常采用調(diào)頻方式傳輸。收聽(tīng)時(shí)也需配置兩個(gè)通道，甚至采用環(huán)繞聲喇叭，可獲得有空間層次的立體聲效果。2設(shè)計(jì)要求2.1調(diào)頻立體聲廣播的調(diào)制在單聲道傳輸中，接收機(jī)的每個(gè)揚(yáng)聲器都再生出同一個(gè)信息。雖然可以用特殊的揚(yáng)聲器將信息頻率分開(kāi)，但是不能在空間上將單聲道聲音分開(kāi)。整個(gè)信息信號(hào)好像來(lái)自同一個(gè)方向。為了使聆聽(tīng)者具有身臨其境的感覺(jué)，（其中包括了對(duì)聲音頻率和幅度的真實(shí)再現(xiàn)），所以我們要采用立體聲廣播。調(diào)頻立體聲廣播中，聲音在空間上被分成兩路音頻信號(hào)，一個(gè)左聲道信號(hào)L，一個(gè)右聲道信號(hào)R，頻率都在50HZ~15KHZ，左聲道和右聲道相加形成和信號(hào)(L+R)，相減形成差信號(hào)（L-R）。在調(diào)制之前，差信號(hào)（L-R）先對(duì)38KHZ的副載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)制，然后與和信號(hào)(L+R)進(jìn)行頻分復(fù)用后，作為FM立體聲廣播的基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。將導(dǎo)頻取為19KHZ而不是38KHZ的原因是：19KHZ的導(dǎo)頻更容易從接收端的頻分復(fù)用信號(hào)中分離出來(lái)。 原理框圖為：L-R+L-R++38KHZ振蕩器19KHZ振蕩器衰減+調(diào)頻調(diào)制器輸出R右聲道左聲道LL+R一+圖1.2.1立體聲廣播信號(hào)的形成2.2調(diào)頻立體聲廣播的非相干解調(diào) 接受立體聲廣播后先進(jìn)行鑒頻，得到頻分復(fù)用信號(hào)。再對(duì)頻分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的分離，已恢復(fù)出左聲道L右聲道R。 原理框圖如下：BPF及其限幅器BPF及其限幅器鑒頻器LPF0~15KHZBPF23KHZ~53KHZ導(dǎo)頻濾波19KHZLPF0~15KHZ++LR圖1.2.2立體聲廣播信號(hào)的解調(diào)其中，BPF的作用是抑制調(diào)頻信號(hào)帶寬以外的噪聲；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)頻波的振幅起伏；鑒頻器有半波整流器和低通濾波器構(gòu)成。3設(shè)計(jì)方案3.1發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案我們根據(jù)MATLAB設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行調(diào)制出圖1.調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)建模與仿真（1）仿真模型：根據(jù)立體聲廣播信號(hào)形成原理，可建立調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)仿真模型如圖3.1.1所示。用SignalGenerator和Voltage-ControlledOscillator模塊產(chǎn)生的500Hz~15kHz之間的掃頻信號(hào)作為音源，并通過(guò)兩個(gè)參數(shù)不同的濾波器來(lái)模擬不同的傳輸路徑特性。得出的左右兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)相互加減、平衡調(diào)制和導(dǎo)頻疊加之后得出立體聲基帶信號(hào)，最后通過(guò)Zero-OrderHold和SpectrumScope模塊將其頻譜顯示出來(lái)。圖3.1.1調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)仿真模型（2）參數(shù)設(shè)置：圖中各模塊參數(shù)設(shè)置如下：信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生振幅為1、頻率為10Hz的正弦波。壓控振蕩器：輸出振幅為1、靜態(tài)頻率為500Hz和15kHz的中間點(diǎn)、輸入靈敏度為(15kHz-500Hz)/2。帶通濾波器：通帶為1.5kHz~15kHz的1階Butterworth帶通濾波器。低通濾波器：截止頻率為5kHz的1階Butterworth低通濾波器。頻譜示波器：緩存長(zhǎng)度1024、緩存交疊512、FFT長(zhǎng)度512、譜平均點(diǎn)數(shù)2、顯示器位置get(0,'defaultfigureposition')、頻率單位Hertz、頻率范圍[0…Fs/2]、幅度刻度Magnitude-squared、輸入信號(hào)采樣時(shí)間Inheritsampleincrementfrominput、Y軸最小刻度-5、Y軸最大刻度150。圖3.1.2信號(hào)發(fā)生器圖3.1.2發(fā)射機(jī)壓控震蕩器圖3.1.3帶通濾波器圖3.1.4低通濾波器圖3.1.5頻譜示波器（a）圖3.1.6頻譜示波器（b）圖3.1.7頻譜示波器（c）圖3.1.8二倍鎖相環(huán)電路（3）仿真結(jié)果：仿真步長(zhǎng)設(shè)置為1/1e6，仿真運(yùn)行結(jié)果如圖所示。圖1.1.2仿真運(yùn)行結(jié)果3.2調(diào)頻立體聲接收機(jī)建模與仿真仿真模型：根據(jù)立體聲廣播信號(hào)形成原理和立體聲廣播信號(hào)解調(diào)原理，可建立調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)、接收機(jī)仿真模型如圖3.2.1所示。圖中子系統(tǒng)“發(fā)射機(jī)”就是對(duì)圖3.1.1中虛線所圍部分的封裝，左右聲道測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射機(jī)相同，為了進(jìn)行比較，在此用示波器顯示出原始左右聲道信號(hào)。立體聲副信號(hào)解調(diào)的載波是通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻的二倍頻鎖相環(huán)電路來(lái)提取的（圖3.1.8），模型中設(shè)置了一手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)來(lái)模擬鎖相環(huán)失鎖情況。圖3.2.1調(diào)頻立體聲接收機(jī)仿真模型參數(shù)設(shè)置：發(fā)射機(jī)模塊內(nèi)部及之前各模塊參數(shù)設(shè)置與調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)相同；接收機(jī)部分各濾波器的通帶設(shè)置請(qǐng)參照?qǐng)D3.2.2；壓控振蕩器：輸出振幅為1、靜態(tài)頻率為38kHz、輸入靈敏度為500；計(jì)數(shù)器：最大計(jì)數(shù)值和原始值分別設(shè)成1和0，以便對(duì)振蕩器輸出的38kHz波形進(jìn)行2分頻得到19kHz波形，與提取的導(dǎo)頻進(jìn)行相位比較。圖3.2.2接收機(jī)壓控振蕩器圖3.2.3計(jì)數(shù)器模塊仿真結(jié)果：仿真步長(zhǎng)設(shè)置為1/1e6。把手動(dòng)開(kāi)關(guān)打到下面，系統(tǒng)運(yùn)行在同步方式下，仿真運(yùn)行結(jié)果如圖1.1.4（a）和１.1.4(b)所示。由圖可知，接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)波形一樣，即實(shí)現(xiàn)正確解碼。當(dāng)把手動(dòng)開(kāi)關(guān)打到上面時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在失步狀態(tài)下，仿真運(yùn)行結(jié)果如圖1.1.5所示。通過(guò)比較發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)波形，可發(fā)現(xiàn)解碼后的信號(hào)與原信號(hào)差別很大，即解碼錯(cuò)誤開(kāi)關(guān)向下連接時(shí)：圖3.2.4（1）示波器1圖3.2.4（2）示波器2開(kāi)關(guān)向上連接時(shí):圖3.2.5（3）示波器23.2.6同步時(shí)調(diào)頻立體聲解碼測(cè)試結(jié)果（a）示波器1顯示的發(fā)送信號(hào)（b）同步時(shí)示波器2顯示的輸出信號(hào)3.2.7失步時(shí)調(diào)頻立體聲解碼測(cè)試結(jié)果4總結(jié)我們學(xué)習(xí)了MATLAB，通過(guò)MATLAB我們做了一系列的仿真設(shè)計(jì)，通過(guò)這些設(shè)計(jì)我們學(xué)習(xí)到了一些關(guān)于通信方面的知識(shí)，根據(jù)此軟件我們做了一個(gè)調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)的通信設(shè)備，利用MATLAB通過(guò)畫(huà)圖，自己編寫(xiě)程序，通過(guò)軟件進(jìn)行調(diào)試然后調(diào)試成功出結(jié)果，通過(guò)此結(jié)果做出相應(yīng)的論文進(jìn)行教學(xué)答辯得到一些相應(yīng)的知識(shí)，進(jìn)行了自我提高對(duì)我們有很大幫助！在實(shí)習(xí)的過(guò)程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，對(duì)出現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力，只要堅(jiān)持做就可以找到思路去解決問(wèn)題。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，提高了我的主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。因?yàn)槲覀冞@次實(shí)驗(yàn)的完成，必須自己學(xué)會(huì)如何使用這個(gè)軟件，其實(shí)還要學(xué)習(xí)所做的實(shí)驗(yàn)的理論和原理，在此基礎(chǔ)上還有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到的理論知識(shí)得到了證實(shí)，是我對(duì)于這門(mén)課的學(xué)習(xí)有的更深的認(rèn)識(shí)和更濃厚的學(xué)習(xí)興趣。5致謝感謝老師多次以來(lái)的幫助跟指導(dǎo)，感謝學(xué)校對(duì)我們的信任跟培養(yǎng)為我們提供了優(yōu)質(zhì)的教