武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书
摘要
在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带有信息的消息经过传感器转换成电信号。模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号。本文应用了频率调制法产生调制解调信号。本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了FM信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先利用简单的正玄波信号发生器作为信源，对模拟信号进行FM调制解调原理的仿真。
关键词 ：调制解调；FM ；MATLAB；SIMULINK仿真
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Abstract
In the simulation of communication systems, generated by the analog source carrying a message through the sensor into electrical signals. Analog baseband signal after the modul- -ation of the low pass spectrum to carrier frequency to adapt to the channel, the final reducti- -on into electrical signal demodulation. This paper applied the frequency modulation method to generate the signal modulation and demodulation. Mainly through the study and use of SIMULINK toolbox in this thesis, with its rich template and undergraduate course on comm- -unication theory knowledge,the modulation and demodulation of FM signal, as well as the design and simulation with SIMULINK. Firstly, sine wave signal generator is simple as the source, simulation FM modulation anddemodulation principle of analogue signals. Then, using the song as the source.
Keywords: modulation and demodulation；FM; MATLAB; SIMULINK simulation
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1 FM调制与解调原理
1.1模拟通信系统的简介
通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。通信系统对信号进行两种基本变换：
第一、要把发送的消息要变换成原始电信号。
第二、将原始电信号调制到频率较高的载频上，使其频带适合信道的传输。 调制前和解调后的信号称为基带信号，已调信号也称为频带信号。 对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图2-1所示）。
信息源 发送端 信道 信 道 噪声源
图1-1 通信系统一般模型
信息源（简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。
信息源和发送设备统称为发送端。
发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。
信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。
信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪
接收端 发送设接受设信息源 4
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声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。
模拟系统框图如下图1-2所示：
图1-2 模拟系统框图
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。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。可见，调制方式往往决定一个通信系统的性能。在本仿真的过程中我们选择用调频调制方法进行调制。在本仿真的过程中我们选择用同步解调方法进行解调。
1.2 FM调制模型的建立
m(t)为基带调制信号，设调制信号为
m(t)=cos(2*pi*fm*t) 公式(1-1)
设正弦载波为
c(t)=cos(2*pi*fc*t) 公式(1-2)
信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为?。
在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号m(t)成正
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比例变化，即:
?(t)??0?kfu?(t) 公式(1-3)
式中，Kf为调频灵敏度。 这时相位偏移为
?(t)??0t?kf?u?(t)dt0t 公式(1-4)
m??f?m?m则可得到调频信号为
t
uFM(t)?Uccos(?0t?kf?0u?(t)dt) FM 的频谱的计算：
cos(mfsin?t)?J0(mf)?2J2(mf)cos2?t?2J4(mf)cos4?t??
?∞?J 0(mf)?∑2J2n(mf)cos2n?tn?1sin(m
fsin?t)?2J1(mf)sin?t?2J3(mf)sin3?t?2J5(mf)sin5?t??
?∞ ?2∑J(2n?1)(mf)sin(2n?1)?tn?0 UAcos??kfVsin?t?
FM(t)???ct???? ???A?Jn(mf)cos(?c?n?)t
n?_?可以看出FM 的频谱与Jn(mf)的值有关。
其信号带宽为
B?2(mf?1)? FM 的频谱理论值无穷大，但可根据调频指数分为宽带调频和窄带调频。
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公式(1-5)
公式(1-6)
公式(1-7) 公式(1-8)
公式(1-9) (1-10) 公式