间接调频系统的SystemView仿真研究.pdf

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1、1．引言模拟系统中的调制方式有许多种，从调制过程中频谱的变化情况我们可以将它们分为线性调制(幅度调制)和非线性调制(角度调制)两种。调频是非线性调制的一种类型，它在调制过程中将原始电信号的频谱进行非线性搬移。较之于线性调制中的调幅，由于调频具有较高的抗噪声性能，所以在模拟调制系统中得到广泛应用。而在调频的两种方法一直接调频法和间接调频法中，间接调频法又具有载波频率比较稳定的巨大优势，所以对间接调频法的研究具有很大的意义。2．调频法的原理2．1角度调制中的调频信号与调相信号角度调制有调频与调相两种方式。角度调制信号的一般表达式为：S觯)=AcosFoot

2、-I-巾(t)】式中各符号的含义为：A为载波幅度；【∞J+巾(t)】为信号的瞬时相位，记为O(t)；cb(t)为相对于载波相位∞ct的瞬时相位偏移：【‘oct+6(0】／dt是信号的瞬时角频率，记为∞(t)；而称为相对于载频Io。的瞬时频偏。对于调相(PM)，指的是瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，所以可以得到调相信号的一般表达式为S“t)=Acos[co：-6l(P

3、n(t)]式中：l(o为调相灵敏度rat／V，含义是单位调制信号引起的PM信号的相位偏移星。对于调频，指的是瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化，所以可以得到调频信号的一般表达式为r

4、s“t)=Acos[“堪+l(fm(T)df】式中：Kf为调频灵敏度。通过观察PM信号的一般表达式和FM信号的一般表达式可以看出，PM是相位偏移随调制信号呈线性变化，FM是频率偏移随调制信号的积分呈线性变化【l】。2．2窄带调频如果FM的最大瞬时相位频差满足以下条件：IKtfm(t)刮5詈称为宽带调频(WBFM)。将FM信号的一般表达式展开，在窄带调频的条件下，可以将FM信号的表达式简化为：S删)≈AcoscoJ一【A酶fm(下)dT]s／moj3．间接调频法原理及仿真框图设计由于频率和相位存在微分与积分的关系，所以FM和PM之间是可以互相转换的。由P

5、M信号和FM信号的一般表达式可以看出，如果对调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波；反之，如果对调制信号先积分，而后进行调相．则得到的是调频波，后者即称为间接调频。实现框图如图I所示：竺u面而i仁磐—叫FM调频器卜_—·◆I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一图1．1直接调频闰1．2间接调频型订鬲赢矿P盟【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一图1．3直接调相1．．．．．．．．．．．．．．．．．．一JI．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一J图l-4间接调相窄带调频的条件下，通过其调频信号的一般表达

6、式可以看出调频信号可以通过先对调制信号积分，此积分信号再与移相．训2后的载波商接相乘，最后与未移相的载波信号相加得到。由此，可以得到整个间接调频的框图如图2所示。4．SystemView的系统仿真4．1SystemVicw的简介作者简介：汤胜龙，男，浙江兰溪人．本科。研究方向：下一代网络，信号处理。———47·-——蹲裹灏耀蕊美国ELANIX公司的SystemView软件是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化设计环境。它运行于微软的Windows，并提供开发各种系统的模拟和数字工具，包括数字信号处理、通信、控制以及构造通用数学模型151。围2窄带

7、调频信号产生框图SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。4．2间接调频法的SystemView仿真基于上述对间接调频法的原理分析以及框图设计，参照窄带条件下的调频信号产生框图，可以设计出在SystemView环境下的系统框图，如图3所示：图3SystemView下的间接调频系统图此系统框图中，分为调制和

8、解调两部分，其中调制部分框图依据窄带条件下间接调频的框图所建立。解调采用相干解调，其框图根据相干解调的相关知识建立。在此图中，图标0，5，8表示信号，其中0为调制信号，5为高频载波，8是与5同频的用于相干解调的信号；图标l是积分器；图标2是增益器；图标3，10是乘法器；图标4，9是反相器；图标5是相加器：图标7，11是滤波器，其中7是带通滤波器，ll是低通滤波器。对此系统进行仿真，可以得到以下几个波形：图4．1调频信号图4-2调频信号频谱图4．3调制信号图4．4解调输出信号5．结论对以上所得的仿真结果进行分析。通过如图3在SystemView中所示建立

9、的间接法调频系统图，运行之后可以得到如图4所示的各个波形。对图4所示的波形进行分析，可以得出，