模拟角度调制系统仿真

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1、附件1：课程设计报告书格式理学院通信原理课程设计报告设计题目模拟角度调制系统仿真学生专业班级通信09级学生姓名（学号）指导教师完成时间2012-11-5实习（设计）地点理信学院机房2012年11月5日一、设计目的和任务分析1、设计目的（1）、掌握模拟系统FM、PM调制与解调的原理。（2）、掌握模拟角度调制系统仿真，实现FM与PM调制与解调的设计方法，并要求信道为AWGN信道，画出调制信号、已调信号的波形图与频谱图，并比较两种调制的带宽、信噪比参数；（3）、掌握matlab分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用matlab进行编程仿真的能力。（4）、调制与解调模拟系统，仿

2、真实现相关功能。实现相关功能设计fm、pm调制与解调模拟系统，仿真实现相关功能。2、任务分析（1）、确定仿真算法（2）、建立仿真模型（3）、设计仿真程序，fm、pm调制与解调，先初始化，添加高斯白噪声制出调制和已调信号，运行仿真程序（4）、输出仿真结果并进行分析二、设计过程1、模拟通信系统简介通信系统是为了有效可靠的传输信息，信息由信源发出，以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息传输，由信宿接收。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。基于课程设计的要求，下面简要介绍模拟通信系统。信源是模拟信号，信道中传输的也是模拟信号的系统为模拟通信。模拟通信系统的模型如图1所示。图

3、1模拟通信系统模型调制器:使信号与信道相匹配,便于频分复用等。发滤波器:滤除调制器输出的无用信号。收滤波器:滤除信号频带以外的噪声，一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声。FM波的幅度恒定不变，这使得它对非线性器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。这些特点使得NBFM对微波中继系统颇具吸引力。WBFM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而WBFM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、短波电台等。WBFM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱、干

4、扰大的情况下宜采用NBFM，这就是小型通信机常采用NBFM的原因。2、FM调制原理频率调制的一般表达式为：（2-1）FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。图2图3图（2）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（3）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法[4]。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频则适用于宽带调制情形。根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的

5、界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°时， （2-2）称为窄带调频。否则，称为宽带调频。 为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A＝1，则由式（2-1）调频信号的一般表达式，得=（2-3）通过化解，利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式：（2-4）   在NBFM中，由于下边频为负，因而合成矢量不与载波同相，而是存在相位偏移，当最大相位偏移满足式（2-2）时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号。图4NBFM信号频谱3、PM调制原理在模拟调制中，一个连续波有三个参数可以用来携带信息而构成已调信号。当幅度和频率保持不变时，改变载波的相位使之随未调

6、信号的大小而改变，这就是调相的概念。角度调制信号的一般表示形式为：S(t)=Acos[ωt+φ(t)]式中，A是载波的恒定振幅；[ωt+φ(t)]是信号的瞬时相位，而φ(t)称为瞬时相位偏移；d[ωt+φ(t)]/dt为信号的瞬时频率，而dφ(t)/dt称为瞬时频率偏移，即相对于ω的瞬时频率偏移。设高频载波为u=Ucosωt，调制信号为UΩ(t)，则调相信号的瞬时相位φ(t)=ω+KUΩ(t)瞬时角频率ω(t)==ω+K调相信号u=Ucos［ωt+KuΩ(t)］将信号的信息加在载波的相位上则形成调相信号，调相的表达式为：S(t)=Acos[ωt+Kf(t)+φ]这里K称为相移

7、指数，这种调制方式，载波的幅度和角频率不变，而瞬时相位偏移是调制信号f(t)的线性函数，称为相位调制。调相与调频有着相当密切的关系，我们知道相位与频率有如下关系式：ω==ω+Kf(t)φ(t)=ωt+K所以在调相时可以先将调制信号进行微分后在进行频率调制，这样等效于调相，此方法称为间接调相，与此相对应，上述方法称为直接调相。调相信号的产生如图5所示：图5PM调相信号的产生实现相位调制的基本原理是使角频率为ω的高频载波u(t)通过一个可控相移网络,此网络产生的相移Δφ受调制电压uΩ(t)控制,满足Δφ=K