窄带调频与解调仿真课程设计

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1、目录一选题背景2二原理概述21调制原理22解调原理3三SystemView仿真过程41建立仿真模型41•1调制仿真41.2相干解调仿真51・3积分鉴频器72仿真结果分析8四设计体会及今后改进意见8参考文献10一选题背景常见的模拟调制包括角度调制(FM/PM)和幅度调制(AM/DSB)，与幅度调制不同的是角度调制是原调制信号频谱的非线性搬移，并U产生了新的频谱分量，所以又称为非线性调制。FM(调频)在实际通信中的应用非常广泛，高保真音乐广播、电视伴音信号传输、蜂贯电话以及卫星通信等。与幅度调制相比，FM

2、可以获得较高的抗噪声性能。而FM中一种特殊情况一一窄带调频，将在这里讨论其调制解调原理，并应用通信仿真软件SystemView进行仿真分析。二原理概述1调制原理角度调制信号的一般表达式为：S(r)=Acos[a)(.t+0(/)](1)所谓频率调制(FM)指瞬时频率偏移△3随调制信号f(t)成比例的变化，即:△"警=如⑴(2)at式屮：Kfm称调频灵敏度。这时，相位偏移为:0(/)二K加打⑺必(3)代入式(1)得到FM信号表达式为：SFM⑴=Acos[coet+J/(Odt](4)如果FM信号的瞬时相

3、位偏移满足下式：Kfm打⑺血(5)此时，FM信号的频谱宽度比较窄，称之为窄带调频。将FM表达式展开得到:Sfm(Z)=Acos[©+心诃“⑺必1(6)Acos©Tcos[KrwJf(r)dT]~Asin6^/sin[A^FjWjf(T)dT]当为窄带调频即满足式(5)的条件时，有：cos[ATFjWsin[/fFWjf(T)dr所以，式(6)可化简为：Snbfm⑴=4coscoct-[4K加“⑺d刃Sina)ct(7)至此，得到窄带调频的一般表达式。以式(7)作为数学模型，可直接建立窄带调频的原理框图

4、，如图1所示。调制信号f牡)►K(FM)＞积分器图1调频原理框图2解调原理由上面的推导可知，窄带调频可以由乘法器实现，因此必然可用相干解调的方法来回复原调制信号，如图2所示，NBFM信号在接收端首先经过带通滤波器(BP)滤除频带外信道加性噪声，然后经过乘法器与载波(-sinoct)相乘，用低通滤波器滤除乘出来的高频分量,最后经微分器去掉f(t)外面的积分，在输出端恢复原调制信号f(t)0SNbfm带通滤波器低通滤波器一sin©f微分器一a/2Kfm/(z)图2窄带调频想干解调原理框图另一种FM解调器就

5、是所谓积分鉴频器，如图3所示。这类FM解调器己在很多单片FM收音机和接收机芯片中使用。图3积分鉴频器原理电路图3中，调频信号分成两路，一路直接接到乘法器，另一路经过一个耦合电容与一个LC并联谐振回路组成的相移电路产生正交信号，作为乘法器的另一个输入。所有相移由耦合电容产生的相移及谐振冋路产生的附加相移组成。简单原理如下：为了简化问题，将输入的NBFM信号简单表示为一般角度调制信号的形式:S(f)=Acos[©+©(/)](8)则通过上述相移网络产生的另一路信号为：Sq⑴二C/sin[©+cp⑴+C2包

6、仙(9)式中：系数Cl,C2由电路参数确定。两路信号经过乘法器后的输出为：Sout⑴詁C附sin[C2+sin[2©+2(p(t)]2at+G吗(10)・dt其中，后一个频率分量中的和项可用LP(低通滤波器)滤除，故输出可化简为:警鸿心響(11)式中：f(t)为调制信号。另外，要得到式(10)的近似结果，还要求系数C2足够小。特别说明的是，在实际计算机仿真中没有由耦合电容和谐振回路构成的相移网络，只能用其他方法的替代来实现相移。一种方法是用一个希尔伯特(Hilbert)变换滤波器来实现，因为希尔伯特滤

7、波器会引起整个通帮内信号产生90°相移；另一种方法是通过一个简单延刚电路产生相当于载波1/4周期的延时，从而在载波屮心频率上产生90°相移。当然，这样做是一个理想化的近似，淡化了部分会在实际相移电路屮出现的问题，但这样并不影响对整个调制解调过程的分析和判断。三SystemView仿真过程1建立仿真模型1.1调制仿真图4中，图符0为调制信号，是幅度为IV的10Hz的正弦波，图符1,2,3,4组成了调频器,对调制信号进行调制，图符5为3V的100Hz的载波信号。调制信号经过积分器和放大器后与载波信号经过乘

8、法器，再经过反向和加法器，得到的就是调制后的信号。运行后，得到各个波形如下：200w3<300w3000*3Tl«rw>»r>«.SI*Gy»»ok191.H1.H£iyMlervA/>c»v图5调制信号波形图6调频信号波形1.2相干解调仿真对调制信号进行调制后，我们就可以把己调信号解调回去。解调也就是调制的逆行式,通过解调原理，可以得到解调的仿真图。如图7:111->111•L.2>111-4111•X•s111