课程设计（论文）-基于matlab的fm调制

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1、目录第1章绪论-1-第2章FM调制原理-3-第3章FM调制的实现-5-3.1产生模拟基带信号-5-3.2对信号进行FM调制-6-3.3加入高斯噪声-7-第4章结论-11-参考文献-12-附录-13--Ⅰ-基于Matlab的FM调制第1章绪论调制在通信系统中的作用至关重要。所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。载波调制，就是用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化。调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号是可以模拟的，也可以是数字的。未受

2、调制的周期性震振荡信号称为载波，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。载波调制后称为已调信号，它含有调制信号的全部特征。为什么要进行载波调制呢？基带信号对载波的调制是为了实现下列一个或多个目标：第一，在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的。为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸必须与发射信号波长相比拟。而基带信号包含较低频率分量的波长较长，致使天线过长而难以实现。例如，天线长度一般应大于其中为波长；对于3000Hz的基带信号，如果不通过载波而直接耦合到天线发送，则需要尺寸约为25km的天线。显然，这是无法

3、实现的。但若通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，使已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。如在GSM体制移动通信使用的900MHz频段，所需天线尺寸仅为8cm。第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰，抗衰弱能力，还可实现传输带宽，与信噪比之间的互换。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响和作用。采用什么样的方式调制将直接影响着通信系统的性能。调制的方式

4、有很多。根据调制信号是模拟信号还是数字信号，载波是连续波还是脉冲序列，相应的调制方式有模拟连续波调制、数字连续波调制、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等[1]。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。而频率调制（FM）是角度调制中被广泛采用的一种。FM是用载波频率的变化表征被传输信息状态的。本课程设计主要论述的FM基本原理以及如何在MATALB环境中实现FM的调制,在这里使用正弦信号作为基带信号进行调制，正弦信号形式简单，便于产生及接收。设计步骤：a)产生模拟基带信号；b)对信号进行FM调制

5、，绘制调制前后的时域图，频谱图；c)调制后加上高斯噪声，绘制加入噪声后的时频图，分析噪声对FM调制信号的影响。第2章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2.1直接调频法图2.2间接调频法图（2-1）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（2-2）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

6、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）

7、时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号[2]。图2.3NBFM信号频谱第2章FM调制的实现3.1产生模拟基带信号[3]本次设计使用正弦信号作为基带信号进行调制，正弦信号形式简单，便于产生及接收。x=sin(2*pi*30*t);%输入信号plot(t,x);%调制信号时域图xlabel('t');ylabel('x');axis([00.15-11])得到调制信号时域波形如图3.1：图3.1调制信号时域波形图对调制信号进行傅立叶变化便分别得到调制信号的频谱图如图3.2：图3.2调制信号频谱图得到其振幅谱

8、与相位谱。上图横坐标为频数，纵坐标为能量频谱。3.2对信号进行FM调制通信工具箱中，FM调制可用modulate这个函数来实现。其表达式可表示为：y=modulate(x,fc,fs,'FM')其中x表示为调制信号，fc为载波频率，fs为y的采样频率，所有频率的单位都为Hz。fs应大于两倍fc。本设计中取采样频率400与1600进行对比a)采样频率为400时，时域波形图如