北交大通原labview实验报告-FM

《北交大通原labview实验报告-FM》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《通信系统实验》课程研究性学习手册姓名祖健文学号12211189同组成员刘少强指导教师李丞时间2014年12月一、实验任务：1、实验简介：频率调制（FM）常用于无线电和电视广播。世界各地的FM调频广播电台使用从87.5MHz到108MHz为屮心频率的信号进行传输，其中每个电台的带宽通常为200kHZo2、实验目标：进一步学习并练习图形化编程方式；学习并运用LabVIEW和USRP的基本模块、使用和调试方法；在直观深入理解调频收音机的工作原理的基础上，培养将具体通信原理知识转化为编程算法的思维模式、以及图形化编程的能力，感受真实信号。3、实验任务：实现一个频率调制的收咅

2、机，并正确接收空中的调频广播电台信号。二、理论分析:1、频率调制FM（FrequencyModulation）代表频率调制，常川于无线电和电视广播。世界各地的FM调频广播电台使用从87.5MHz到108MHz为中心频率的信号进行传输，其屮每个电台的带宽通常为200kHz。本实验重新温习FM的理论知识，并介绍其基本的实现方法。通过一个基带信号加（0调节载波的数学过程分为两步。首先，信源信号经过积分得到关于时间的函数&（『），再将该函数当作载波信号的相位，从而实现根据信源信号变化对载波频率进行控制的频率调制过程。FM发射机频率调制的框图如图1所示。BasebandSign

3、alIntegratorIntegratedBasebandPhasemodulatorModulatedFMSignalCarrierSinusoid兀（，）二月COS（2矶/）图1频率调制示意图在图1的松图中，将信源信号的积分得到一个相位和时间的方程，即:0(/)=2时'/+27Tkf(Li)式中，£代表载波频率，代表调制指数，刃（刃代表信源信号。调制结果是相位的调制，与在时域上载波相位的变化有关。此过程需要一•个正交调制器如下图2所示:图2相位调制在此次实验屮，NIUSRP-2920通过天线接收FM信号，经模拟下变频后，再使用两个髙速模拟/数字转化器和数字下变频

4、后将信号下变频至基带I/Q采样点，采样点通过千兆以太网接口发送至PC,并在LabVIEW中进行信号处理。假设已知调频信号的数学表达式：t(0=4cosa)ct+kf(1.2)—oo式中，4•代表载波幅度，心代表调制指数，加⑺代表信源信号。由于在软件无线电小，各种调制都是在数字域实现的，所以首先要对式1.2进行数字化。若将调频信号以t为采样间隔离散化，则式1.2中的积分运算应转化为适合用软件处理的数值积分，可采用复化求积法实现FM连续数学表达式的离散化。即把积分区间分成若干子区间，再在每个子区间h—a上川低阶求积。即将积分区间［a,b］分为n等份，分点母=kh,h=——

5、,k=0,1,nn在每个了区间［x,,x,+1］上引用梯形公式£+，f{x)dx-

6、［/(x,)+于(无+J］,求和得复化求积公式为：(1.3)I=f/(X冷=E£+,Z乂££[/(")+/(%)1采用复化求积公式后，按三角运算展开后町得到FM的离散数学表达式为:/、工£兀(込)+M-叽］］./=i2inkfTs±X^+x［(i~I/=!fmS£)=cosCOS@"G-sin•sin(697iT)(1.4)从理论上來说，各种通信信号都可以川止交调制的方法加以实现，如图3所示。图3正交调制实现框图根据图3,可以写出它的时域数学表达式为：SFM(/)=/(/)cos(©

7、)+Q(f)sin(©)2、反正切解调原理在木实验中，推荐一个经典的解调方法——反正切方法。其慕木思想和实现过程如下:对于连续波调制，调制信号的数字表达式可以写成：SO)=Aocos[tycn+^(n)](1.6)换句话讲，S(ti)=4S)cos[a0+R工加(司+0](1.7)式中，0•表示载频的角频率，R表示比例因子，九是一个常数。展开1.8的结果是:S（zi）=A（〃）cos[k工诚2）+①（）]cos（©〃）一A（n）sink工加（兀）+①（）]sin@.〃）（1.8）根据正交展开，设置同向分最如下:（1.9）（1.10）Xz（/7）=A（〃）cos[

8、k工加⑺）+①o]假设正交分量是:XQ（〃）=A（/i）sink工"?（〃）+①（）]对正交分量与同向分量Z比值进行反正切运算，得:（n）=arctan[^-=k工加（“）+（）然后，对相位差分，就可以得到调制信号为：①(兀)一①(/?-1)=m(/7)(1.12)即对接收到的经过下变频的基带正交信号化为极处标的形式，得到其相位后再进行求导处理,得到调制信号。三、实验步骤：FM收音机的原理框图如图4所示。在学先程序FMReceiver"屮，框图中接收调频信号等模块都己经给出，FM解调部分需要结合通信原理设计算法并完成的。图4FM收音机原理