课程设计报告：am、fm、pm实现及性能比较

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1、课程设计说明书学生姓名:学号：学院:信息工程学院班级:通信081题目:AM、FM、PM实现及性能比较指导教师：职称:教2011年7月10日一、设计目的：①分别设计AM，FM，PM调制与解调通信系统，分别在理信道和非理想信道中运行，并得出仿真结果，分析比较三种不同的调制方式所存在的不同。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增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。二、设计内容和实验要求③系统建模④确定仿真算法⑤建立仿真模型⑥设计仿真程序⑦运行仿真程序⑧输出仿真结果并进行分析三、模拟通信系统简介通信系统是为

2、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。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。3.1AM，FM,PM调制原理3.1.1AM调制原理幅度调制是用调制信号去控制高频正

3、弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图2.1所示。图2.1幅度调制模型在图2-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅.AM调制器模型如图2-2所示图2.2AM调制模型AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与

4、原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。3.2.2FM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2-3图2-4图（2-3）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（2-4）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法[4]。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

5、情形，而直接调频则适用于宽带调制情形。根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°时， （2-2）称为窄带调频。否则，称为宽带调频。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=（2-3）通过化解，利用傅立叶变化公式可得NBFM信号的频域表达式：（2-4）   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，

6、合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号。图2-5NBFM信号频谱3.2.3PM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[ωt+φ(t)]式中，A是载波的恒定振幅；[ωt+φ(t)]是信号的瞬时相位，而φ(t)称为瞬时相位偏移；d[ωt+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=Ucosωt，调制信号为U

7、Ω(t)，则调相信号的瞬时相位φ(t)=ω+KUΩ(t)瞬时角频率ω(t)==ω+K调相信号u=Ucos［ωt+KuΩ(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[ωt+Kf(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+Kf(t)φ(t)=ωt+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，此方法称为间接调相，与此相对应，

8、上述方法称为直接调相。调相信号的产生如图2-6所示：图2-6PM调相信号的产生实现相位调制的基本原理是使角频率为ω的高频载波u(t)通过一个可控相移网络,此网络产生的相移Δφ受调