FM(窄带)调制解调系统仿真模型设计.docx

课程设计报告课题名称 __ FM（窄带）调制解调系统的仿真模型设计___学 院 电子信息学院 专 业 通信工程班 级 学 号 姓 名 指导教师 定稿日期： 2017 年 01月13 日1 课程设计题目FM（窄带）调制解调系统的仿真模型设计2 课程设计目的2.1课程设计的目的（1）学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证（2）学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题。（3）通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。2.2课程设计的背景调制与解调在整个数字通信系统中起着很重要的作用。调制包含调节或调整的意义。调制的主要目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所需要的位置上，从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。调制方式分模拟调制系统和数字调制系统。在模拟调制系统中又可分为线性调制和非线性调制两种，而这里将对非线性调制中的调频调制，即FM中窄带的调制解调做一个深入研究。FM在当今通信系统中用途非常广泛，可用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等等方面。2.3课程设计的环境本次课程设计所采用的仿真环境为SystemView5.03 课程设计时间一周4 课程设计内容4.1 SystemView软件简介Elanix公司的SystemView是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化环境，主要用于电路和通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。在SystemView环境下，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种速率的系统，可用于线性或非线性控制系统的设计和仿真。SystemView包括基本库和专业库。SystemView可以实时仿真各种DSP结构，并进行各种系统时域和频域分析、谱分析，对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路和运放电路)等进行理论分析和失真分析。SystemView的各种专业库特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。随着通信技术的不断发展，通信系统越来越复杂，设计和仿真难度也随之加大，利用SystemView可以十分方便地完成相应的通信系统设计和仿真。4.2设计内容分析4.2.1通信系统简介通信的目的是传递消息中包含的信息。通信系统的作用就是将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，即把要发送的信息变换成原始电信号和将原始电信号调制到较高的载频上，使其频带适合信道的传输。数字通信系统有多种，如数字电话系统、高速计算机并行数据处理传输系统等。其模型如下：图4.2.1 数字通信系统模型4.2.2 FM调制系统的建立（1）FM调制原理FM为非线性调制。设一个载波可以表示为：(4.2.1)式中，为载波的瞬时相位，为载波的初始相位，为载波频率。现将被角度调制后的定义为瞬时频率，即： (4.2.2)由公式4.2.2可写出： (4.2.3)若相位（即）随调制信号m(t)以某种方式变化，则称之为角度调制。若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化，则得到频率调制，即调频，此时有瞬时角频率:(4.2.4)由公式4.2.2可得： (4.2.5)若调频信号的最大瞬时相位偏移保持在很小的范围内，一般小于30°，即： (4.2.6)则称为窄带调频或窄带调相。频率调制（FM）即已调信号的瞬时角频率偏移随原始基带信号线性变化，亦即： (4.2.7) 其中为调频灵敏度 或有 (4.2.8)调频波的时间表达式： （4.2.9）其中，A 是载波的振幅，是角度调制信号的瞬时相位，而是瞬时相位偏移;为信号的瞬时频率，而 称为瞬时频率偏移，即相对于的瞬时频率偏移。若为单余弦调制信号（）,则调频波的时间表达式为： （4.2.10）上式中称为调频指数，为最大角频率偏移。 调频波的瞬时频率偏移与调制信号呈线性关系，而其瞬时相位偏移与调制信号的积分呈线性关系。从频率调制的相位与频率关系可以看出，调频信号可通过直接调频和间接调频两种方式得到。间接调频就是先对调制信号积分再调相得到。（2）FM解调原理a.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，因而调频信号的解调必须能产生正比于输入频率的输出电压，由公式4.2.5可得当已调信号表示式为公式4.2.9时，解调器的输出应为: （4.2.11）