1、调频波的调制与解调.docx

实验一、调频波的调制与解调一、实验内容1．调频波的调制2．调频波的解调二、实验目的和要求1．熟悉MATLAB系统的基本使用方法2．掌握调制原理和调频波的调制方法3．掌握解调原理和调频波的解调方法三、预习要求1．熟悉有关调频的调制和解调原理2．熟悉鉴频器解调的方法并了解锁相环解调四、实验设备（软、硬件）1．MATLAB软件通信工具箱SIMULINK2．电脑五、实验注意事项通信仿真的过程可以分为仿真建模、实验和分析三个步骤。应该注意的是通信系统仿真是循环往复的发展过程。也就是说其中的三个步骤需要往复的执行几次之后以仿真结果的成功与否判断仿真的结束。六、实验原理1调频波的调制方法1.1调制信号的产生产生调频信号有两种方法直接调频法和间接调频法。间接调频法就是可以通过调相间接实现调频的方法。但电路较复杂频移小且寄生调幅较大通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大调频特性好寄生调幅小。所以本实验中所用的方法为直接调频法。通过一振荡器使它的振荡频率随输入电压变化。当输入电压为零时振荡器产生一频率为的正弦波；当输入基带信号的电压变化时该振荡频率也作相应的变化。1.2调频波的调制原理与表达式此振荡器可通过VCO（压控振荡器）来实现。压控振荡器是一个电压——频率转化装置振荡频率随输入控制电压线性变化。在实际应用中有限的线性控制范围体现了压控的控制特性。同时压控振荡器的输出反馈在鉴相器上而鉴相器反应的是相位不是频率而这是压控相位和角频率积分关系固有的所以需要压控的积分作用压控输出信号的频率随输入信号幅度的变化而变化确切的说输出信号频率域输入信号幅度成正比若输入信号幅度大于零输出信号频率高于中心频率；若小于零则输出信号频率低于中心频率。从而产生所需的调频信号。利用压控振荡器作为调频器产生调频信号模型框图如图1所示：图1利用压控振荡器作为调制器在本章的调频仿真中用到的调制信号为单音正弦波信号。因此这里讨论调制信号为单频余弦波的情况。在连续波的调制中调制载波的表达式为…………………（1）如果幅度不变起始相位为零时而瞬时角频率时调制信号的线性函数则这种调制方式为频率调制。此时瞬时角频率偏移为………………………（2）瞬时角频率为………………………（3）其中为调制信号为频偏常数。由于瞬时角频率与瞬时相位之间互为微分或积分关系即………………………（4）……………（5）故调频信号可表达为……………（6）在本章的调频仿真中用到的调制信号为单音正弦波信号。因此这里讨论调制信号为单频余弦波的情况。调制信号为………………………………（7）如果进行频率调制则由公式（6）可得调频信号表达式为（8）调制指数………………………………（9）其中、取具体数值：采样频率fs=10000Hz振荡器的振荡频率（即调频波的调制信号的频率）实验要求800Hz——17KHz初始相位信号灵敏度Kc=0.1调频波的解调原理和解调方法解调主要方法：调频收音机的核心部件是调频解调器其中调频解调器有三种：普通鉴频器、调频负反馈解调器和利用锁相环的调频解调器。2.1普通鉴频器的原理图2普通鉴频器原理框图普通鉴频器是先将调频信号变换为调幅调频信号使该调幅调频信号幅度与调频信号的瞬时频率成比例然后再利用调幅解调器提取其包络恢复出原基带信号。2.2调频负反馈解调器原理图3调频负反馈解调框图在调频解调器中引入负反馈使得加于鉴频器输入端的调频信号的调制指数很小这样使得鉴频器前的带通滤波器的带宽是窄的它对抑制鉴频前的加性噪声有益处。带通滤波器输出的调频信号其调制指数远远小于接收输入调频信号的调制指数因此带通滤波器输出的调频信号是窄带调频信号所以调频负反馈接收机的带通滤波器及鉴频器的带宽均是窄带低通滤波器的限制于基带信号的带宽输出即是所需的原基带信号。调频负反馈解调器可降低门限信噪比大约3dB。2.3利用锁相环作调频解调器原理图4利用锁相环作调频解调器锁相环解调器一种低门限的解调电路与调频负反馈不同之处在于该锁相环在锁定时VCO输出的调频信号与接收输入的调频信号是同频且几乎是同相的两者的相位差甚小。环路滤波器频率相应的带宽与基带信号的带宽相同因而对在环路滤波器输出端的噪声也进行了限带而VCO的输出是宽带调频信号它的瞬时频率跟随接收频率信号的瞬时频率而变。2.4利用锁相环解调器解调调频信号原理：在锁相环中PFD鉴相器检测参考信号与反馈信号之间的误差信号是一个具有抽样性质的电路。当PFD（鉴相器）检测到两个信号均有一次下降沿是PFD（鉴相器）输出一次相位误差随后相位误差被送到低通滤波器低通滤波器滤除其中的高频信号计算出控制信号送入压控震荡器压控根据控制信号输出合成信号在反馈给PFD（鉴相器）与参考信号比较相位误差。相位