信号分析课设报告－基于matlab的模拟信号频率调制fm与解调分析

信号分析课设报告－基于matlab的模拟信号频率调制fm与解调分析内容摘要：

持恒定 的体脂肪是，成为频率调制（ FM）和相位调制（ PM），分别简称为调频或者调相。 因为频率或相位的变化都可以看做是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。 角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频移的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称之为非线性调制。 由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在密切关系，即调频必须调相，调相必调频。 可见，调频与调相并无本质区别，两者之间可相互转换。 在实际应用过程中，多采用调频波。 有两种基本的方法来产生调频 信号：直接法和间接法。 在直接法中，载波的频率直接随着输入的调制信号的变化而改变。 在间接法中，先用平衡调制器产生一个窄带调频信号，然后通过倍频的方式把载波频率提高到需要的水平。 调频（ FM） 一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。 所以调频波虽然受到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。 使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。 已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。 已调波 的振幅保持不变。 调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母 FM 表示。 载波的瞬时频率按调制信号的变化而变，但振幅不变的调制方式。 载波经调频后成为调频波。 用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。 广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。 若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化，则称为频率调制。 这时，瞬时角频率为 武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书 4 (t) 2 (t)i c fkm   (1) 式中， fk 是调频器的灵敏度，单位是 Hz/V。 瞬时相位为 00(t ) (t ) d t 2 ( ) dti c ft k m            (2) 这时已调信号的表达式为 0(t ) A co s [ t 2 k ( ) d ]tf c fSm       (3) 式 (3)表明，载波相位岁调制信号的积分线性地变化。 由于调制方法的非线性，角度调制的频域表示非常复杂，只讨论消息信号 m(t) 是正弦信号的情 况。 假设m (t) A c o s 2mmft ，用其对频域载波作频率调制，已调信号表示为 ( t ) A c o s[ t c o s t ]f c f ms    (4) 设 fmf mkAf 为 FM 调制指数。 一般情况下对于非正弦的 m(t) ，调制指数定义为 m ax | m (t ) |ff k W  ，其中 W 是消息信号 m(t) 的带宽。 调制在通信系统中具有十分重要的作用。 一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。 另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。 具体地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。 调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。 而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信 号。 解调 调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。 相干解调仅仅适用于窄带调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解调不需同步信号，且对于 NBFM信号和 WBFM 信号均适用，因此是 FM 系统的主要解调方式。 在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。 武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书 5 图 21 FM 解调模型 非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成，其方框图如图 5 所示。 限幅器输入为已调频信号和噪声，限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声，使调频信号顺利通过。 鉴频器 中的微分器把调频信号变成调幅调频波，然后由包络检波器检出包络，最后通过低通滤波器取出调制信号。 设输入调频信号为 ( ) ( ) c o s( ( ) )tt F M c fS t S t A t K m d      (5) 微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波。 微分器输出为  ( ) ( )()( ) sin( ( ) )i F Mdtc f c fdS t dS tStdt dtK m t t K m d       (6) 包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号。 包络检波器输出为  ( ) ( ) ( )o d c f d c d fS t K K m t K K K m t (7) dK 称为鉴频灵敏度（ VHz ），是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度，经低通滤波器后加隔直流电容，隔除无用的直流，得 ( ) ( )o d fm t K K m t (8) 武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书 6 3. matlab 程序设计 调制程序设计 程序代码 FM 调制部分核心代码如下： 武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书 7 运行结果。