通信系统课程设计之基于MATLAB的FM通信系统.docx

西南科技大学
课程设计报告

课程名称：通信系统课程设计
设计名称：基于MATLAB的FM通信系统设计
姓名：容晓庆
学号:20096025
班级：通信0901班
指导教师：侯宝林
起止日期：2012.6.17-2012.6.25

西南科技大学信息工程学院课程设计任务书
学生班级：通信0901班学生姓名：容晓庆学号：20096025
设计名称：基于MATLAB的FM通信系统仿真
起止日期：指导教师：侯宝林

设计要求：

1)对FM通信系统有整体深入的理解，画出对应的通信系统的原理框图；

2）提出仿真方案，用FM对模拟输入信号m(t)进行调制与解调；

3）完成仿真软件的设计并演示；

4）提交详细的设计报告。

课程设计学生日志

时间设计内容领取课程设计题目，学习题目要求，预览相关资料根据设计要求，确定相应方案，准备课程设计要用到的软件查阅资料，在软件上实现功能设计要求调试程序，发现不足之处，完善功能要求4按要求完成设计报告书写答辩课程设计评语表

指导教师评语：

成绩：指导教师：

年月日基于MATLAB的FM通信系统仿真
设计目的和意义
（1）熟悉MATLAB文件中M文件的使用方法，包括函数、原理和方法的应用。
（2）加深对FM信号调制原理的理解。
（3）增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。
（4）在做完FM调制仿真之后，在今后遇到类似的问题，学会对所面对的问题进行系统的分析，并能从多个层面进行比较。
二、设计原理

图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。
在通信系统中一般需要将信号进行相应调制,以利于信号在信道上的传输，调制是将用原始信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始信号的变化而成规律变化。调制可分为线性调制和非线性调制。线性调制有AM、DSB等，非线性调制有FM、PM等，这里主要讨论FM调制通信系统
1.FM调制原理
角调制不是线性调制，角调制中已调信号和调制信号频谱之间不是线性关系而是产生出新的与频谱搬移不同的新的频率分量，呈现非线性特性，故又成为非线性调制。FM调制中瞬时角频率是关于调制信号的线性函数，
瞬时角频率偏移量,
则，瞬时角频率为为频偏指数
则，调频信号为
当调制信号是单频余弦时，调制信号为
，
为调频指数，;
调制信号的信号的产生

图2

图3
图2为调频信号的直接产生，图3为调频信号的间接产生，在间接产生方法中，因为实际调相的相位调节器的范围在（-，），故而间接调频只能用于相位偏移和频率偏移不大的窄调制情况，而直接调频则常用于宽带调制情况。
窄带角频率调制时，最大瞬时相位偏移远小于30°即
调频信号的时域表达式，当为窄带调制时，

假设调制线号的频谱为F(W),而且假设飞f（t）的平均值为零，有傅氏变换可得

此时调频信号的带宽为调制信号的两倍。
其相应图形如下：
调制信号频谱

调频信号频谱
2.解调原理
1）非相干解调
由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，因而调制信号的调节器必须产生正比于输入频率的输出电压，即输入为调制信号为
，则解调器的输出应为
最简单的解调器是鉴频器原理图如下：
低通滤波器
包络检波
微分器
限幅器及带通
Si(t) So(t)

包络检波输出为So(t)=，为鉴频器的灵敏度，微分器和包络检波构成鉴频器。
2）相干解调
由于窄带调频信号可分解为同相分量和正交分量，因而可以用线性调制中的相干解调来进行解调。原理图如下：
相乘器
低通滤波器
微分器
带通滤波器
Si(t)Sp(t) So(t)

带通滤波器的作用是抑制信号带宽以外的噪声，低通滤波器输出；
上图所示的相干解调法只适用与窄带调频
3.调频系统的抗噪声性能
主要讨论非相干解调的抗噪声性能，已知输入信号为，输入功率，输入噪声,信噪比为,非相干解调的解调器的输入端是调频信号与噪声的叠加，为，在大信噪比情况下，解调器的输出端的信噪比为
，
考虑单频余弦信号调制，故可得大信噪比情况下的信噪比增益为，
单频时，带宽,所以增益可化解为.由此可看出，性噪比增益和调频指数的三次方成正比。加大调频指数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。
详细设计步骤
产生调制信号和载波信号,画出相应的时域图和频域图

利用modulate函数产生调制信号

对调制信号进行解调

对信道中加入加性高斯白噪声，绘制调频信号的时域图和频域图

5.绘制加噪声的调频信号的解调时域图和频域图

设计结果及分析
对已调制未加噪声的调频信号而言，在时域图中出现疏密交错的