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青 岛 农 业 大 学
信息科学与工程学院
通信系统仿真课程设计报告
设 计 题 目 模拟角度调制系统仿真
学生专业班级
学生姓名(学号)
指 导 教 师
完 成 时 间 2013
实 习(设计)地点 信息楼机房
2013 年 6 月 17 日
一、课程设计目的和任务
1.1、设计目的
(1) 、掌握调频与调相以及解调的基本原理。
(2)、掌握模拟角度调制系统仿真,实现FM与PM调制与解调的设计方法,并比较两种调制的带宽、信噪比参数.
(3)、理解模拟通信系统以及模拟调制在通信系统中的作用。
(4)、调制与解调模拟系统,仿真实现相关功能。实现相关功能设计fm、pm调制与解调模拟系统,仿真实现相关功能。
1.2、设计任务
模拟角度调制系统仿真,实现FM与PM调制,要求信道为AWGN信道,画出调制信号、已调信号的波形图与频谱图,并比较两种调制的带宽、信噪比参数;
二、分析与设计
2.1.模拟通信系统简介
通信系统是为了有效可靠的传输信息,信息由信源发出,以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息传输,由信宿接收。通信系统又可分为数字通信与模拟通信。角调制属于一类非线性调制方法,其中包括频率调制(FM)和相位调制(PM)。模拟通信系统的性能指标:1:模拟信号占用的信道带宽必须等于或大于信号带宽,因此信号带宽越小,有效性越好。2: 输出信噪比是按接收端输出信号的平均功率和噪声的平均功率之比。在相同的条件下,系统的输出端的信噪比越大,则系统抗干扰的能力越大。
基于课程设计的要求,下面简要介绍模拟通信系统。
信源是模拟信号,信道中传输的也是模拟信号的系统为模拟通信。模拟通信系统的模型如图1所示。
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。
2.2 FM调制原理
频率调制的一般表达式[1]为:
(2-1)
FM和PM非常相似,如果预先不知道调制信号的具体形式,则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。
图 2-1
图 2-2
图(2-1)所示的产生调频信号的方法称为直接调频法,图(2-2)所示的产生调频信号的方法称为间接调频法。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出 ,因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形,而直接调频则适用于宽带调制情形。
为方便起见,无妨假设正弦载波的振幅A=1,则由式(2-1)调频信号的一般表达式,得
(2-2)
通过化解,利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式:
(2-3)
在NBFM中,由于下边频为负,因而合成矢量不与载波同相,而是存在相位偏移 ,当最大相位偏移满足式(2-2)时,合成矢量的幅度基本不变,这样就形成了FM信号
图2-3 NBFM信号频谱
2.3PM调制原理
在模拟调制中,一个连续波有三个参数可以用来携带信息而构成已调信号。当幅度和频率保持不变时,改变载波的相位使之随未调信号的大小而改变,这就是调相的概念。
角度调制信号的一般表示形式为:
S (t)=Acos[ω t+φ(t)]
式中,A是载波的恒定振幅;[ω t+φ(t)]是信号的瞬时相位,而φ(t)称为瞬时相位偏移;d[ω t+φ(t)]/dt为信号的瞬时频率,而dφ(t)/dt称为瞬时频率偏移,即相对于ω 的瞬时频率偏移。
设高频载波为u =U cosω t,调制信号为UΩ(t),则调相信号的瞬时相位
φ(t)=ω +K UΩ(t)
瞬时角频率 ω(t)= =ω +K
调相信号 u =U cos[ω t+K uΩ(t)]
将信号的信息加在载波的相位上则形成调相信号,调相的表达式为:
S (t)=Acos[ω t+K f(t)+φ ]
这里K 称为相移指数,这种调制方式,载波的幅度和角频率不变,而瞬时相位偏移是调制信号f(t)的线性函数,称为相位调制。
调相与调频有着相当密切的关系,我们知道相位与频率有如下关系式:
ω= =ω +K f(t)
φ(t)= ω t+K
所以在调相时可以先将调制信号进行微分后在进行频率调制,这样等效于调相,此方
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