窄带调频与解调仿真_课程设计论文

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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…………………

2、…………………………………………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………………………………………………………………………………………1010一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，并且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

3、常广泛，高保真音乐广播、电视伴音信号传输、蜂窝电话以及卫星通信等。与幅度调制相比，FM可以获得较高的抗噪声性能。而FM中一种特殊情况——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：（1）所谓频率调制(FM)指瞬时频率偏移△ω随调制信号f(t)成比例的变化，即：（2）式中：称调频灵敏度。这时，相位偏移为：（3）代入式（1）得到FM信号表达式为：（4）如果FM信号的瞬时相位偏移满足下式：（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

4、式展开得到：（6）当为窄带调频即满足式（5）的条件时，有：所以，式（6）可化简为：（7）10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，如图1所示。K(FM)积分器﹣π／2相移调制信号f(t)图1调频原理框图2解调原理带通滤波器低通滤波器微分器由上面的推导可知，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(-sinωct)相乘，用低通滤波器滤除乘出来的高频分量，最后经微分

5、器去掉f(t)外面的积分，在输出端恢复原调制信号f(t)。图2窄带调频想干解调原理框图另一种FM解调器就是所谓积分鉴频器，如图3所示。这类FM解调器已在很多单片FM收音机和接收机芯片中使用。图3积分鉴频器原理电路10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回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：（8）则通过上述相移网络产生的另一路信号为：（

6、9）式中：系数C1，C2由电路参数确定。两路信号经过乘法器后的输出为：（10）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：（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，从而在载波中心频率上产

7、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中出现的问题，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　调制仿真根据上述原理分析，调制信号的仿真模型图如图4所示：图4调制信号的SystemView模型10图4中，图符0为调制信号，是幅度为1V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

8、如下：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，我们就可以把已调信号解调回去。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7:10图7解调信