基于Matlab的FM仿真实现
基于Matlab的FM仿真实现
3.3 频率调制（FM ）3.3.1 FM 调制和解调的基本原理频率调制是利用载波的频率变化来传递模拟信息，而振幅保持不变。
也就是说，载波信号的频率随着基带调制信号的幅度变化而改变。
调制信号幅度变大（或变小）时，载波信号的频率也变大（或变小），调制信号幅度变小时，载波信号的频率也变小（或变大）。
在FM 中，FM 信号的瞬时频偏与调制信号m(t)成正比。
因此FM 的信号的时域表达式为：(2.1)式中：A 为载波的恒定振幅；[ωc t+φ(t)]为信号的瞬时相位，记为θ（t ）; φ(t)为相对于载波相位ωc t 的瞬时相位偏移；d[ωc t+φ(t)]/dt 是信号的瞬时角频率，记为ω(t)；而d φ(t)/dt 称为相对于载频ωc 的瞬时频偏。
所谓频率调制（FM ）,是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化，即(2.2)式中：K f 为调频灵敏度（rad/(s.V)）。
这时相位偏移为：(2.3)因此，上式可改写为(2.4)图2.1 无噪声调制信号FM 调制的实现调频主要有两种方法：直接调频和间接调频。
1）直接调频法调频就是用调制信号控制载波的频率变化。
直接调频就是用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性的变化。
()]cos[)(⎰+=ττωd m K t A t s f c FM )()(t m K dt t d f =Φ⎰=Φτd t m K t f )(）（)](cos[)(t t A t S c FM Φ+=ω可以由外部电压控制震荡频率的振荡器叫做压控振荡器器。
每个压控振荡器自身就是一个FM 调制器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，即(2.9) 若用调制信号作控制电压信号，就能产生FM 波。
若被控制的振荡器是LC 振荡器，则只需控制振荡回路的某个电抗元件（L 或C ) ，使其参数随调制信号变化。
目前常用的电抗元件是变容二极管。
用变容二极管实现直接调频，由于电路简单，性能良好，已成为目前最广泛采用的调频电路之一。
基于MATLAB的FM调制实现
一、FM调制原理：FM属于角度调制，角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。
在本实验中使用正弦信号作为基带信号进行调制的分析.频率调制的一般表达式[1]为：FM调制是相位偏移随ｍ（ｔ）的积分呈线性变化。
FM调制模型的建立图1 FM调制模型其中，为基带调制信号，设调制信号为设正弦载波为信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为。
图2 总体模型二调制过程的分析：在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号成正比例变化，即式中，为调频灵敏度（）。
这时相位偏移为则可得到调频信号为FM调制1. 对FM调制信号的频谱分析clear allts=0.00125; %信号抽样时间间隔t=0:ts:10-ts; %时间向量am=10;fs=1/ts; %抽样频率df=fs/length(t); %fft的频率分辨率msg=am*cos(2*pi*10*[0:0.01:0.99]);msg1=msg'*ones(1,fs/10); %扩展成取样信号形式msg2=reshape(msg1.',1,length(t));Pm=fft(msg2); %求消息信号的频谱f=-fs/2:df:fs/2-df;subplot(3,1,1)plot(t,fft(abs(Pm)))title('消息信号频谱')m=fft(msg,1024); %对msg进行傅利叶变换N=(0:length(m)-1)*fs/length(m)-fs/2;subplot(3,1,2)plot(N,abs(m)); %调制信号频谱图title('调制信号频谱')int_msg(1)=0; %消息信号积分for ii=1:length(t)-1int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts;endkf=50;fc=250; %载波频率Sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信号频谱subplot(3,1,3);plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱title('FM信号频谱')Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率fm=50;betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽用FFT函数进行傅利叶变换，进行傅立叶变化便分别得到调制信号与调制之后的FM信号的频谱图如下：图2-5通过频谱图的对照比较我们可以看出FM调制并不是使原正弦信号的频谱在原来位置上通过移动得到调制波形，调制后的波形与调制前的完全不同，这证明FM 调制并不是线性的，而是非线性的。
MATLAB FM仿真报告
实验二FM仿真一实验题目假设基带信号，载波频率为20kHz，FM的频率偏移常数为5kHz/V。
仿真产生FM信号，观察已调信号的波形和频谱。
二基本原理单音频信号经FM调制后的表达式为其中调制指数。
同实验一中相仿，定义必要的仿真参数，在此基础上可得到载波信号和调制信号。
根据可得到频偏，由此可写出最终的FM信号的表达式进行仿真计算。
对FM信号进行傅里叶变换可得频谱特性，变换依旧使用实验一中给出的t2f.m函数。
三仿真方案四仿真源代码cleart1=0.1; %调制信号的时域范围fs=600000; %抽样频率ts=1/fs; %采样率t=-t1:ts:t1;fc=20000; %设定载波频率fc=20kHzs=cos(2*pi*fc*t); %生成载波figureplot(t,s);xlabel('时间');ylabel('幅度');title('载波波形');grid onaxis([-0.0001 0.0001 -2 2]);fm=250; %设定调制信号频率kf=5000;x=sin(2*pi*4*fm*t)+2*cos(2*pi*2*fm*t)+4*sin(2*pi*fm*t+pi/3);%生成调制信号figure;plot(t,x);grid onxlabel('t');ylabel('x');axis([0 0.01 -10 10])title('调制信号波形')figurea=fftshift(fft(x));f=linspace(-fs/2,fs/2,length(t)); plot(f,abs(a));grid onxlabel('ffrequence(Hz)');ylabel('powerspectrum(x)');axis([-1500 1500 0 100]);title('调制信号频谱图');figurephi=2*pi*kf*cumsum(x)*ts;y=cos(2*pi*fc*t+phi);plot(t,y);grid onxlabel('t(s)');ylabel('y');axis([0 0.01 -5 5]);b=fft(y,1024);f=(0:length(b)-1)*fs/length(b)-fs/2; title('已调信号波形');figureplot(f,abs(b));grid onxlabel('frequence(Hz)');ylabel('powerspectrum(x)');axis([-300000 300000 0 200]); title('已调信号频谱图');grid on五实验结果及分析1.调制信号波形极其频谱图根据调制信号表达式可知信号x由三个正弦波相加而成，其中三个正弦波频率符合频率频谱图所示。
基于matlab的FM通信系统仿真设计与实现 课程设计报告
成绩课程设计报告通信系统仿真设计与实现matlab 地FM 题 目： 基于学生姓名： 杨丽君 1008030317学生学号： 电气信息工程学院系 别：电子信息工程专 业： 届 别： 14届马立宪指导教师：电气信息工程学院制 月52013年通信系统仿真设计与实现FM 基于matlab 地 学生：杨丽君 指导教师：马立宪 电气信息工程学院 电子信息工程 课程设计地任务与要求1 课程设计地任务1.1.MATLAB 文件中M 文件地使用方法，包括函数、原理和方法地应用(1)熟悉 .FM 信号调制原理地理解(2)加深对 .MATLAB 画出基于地FM 通信系统仿真设计与实现设计地原理图(3) 课程设计地要求1.2.软件地安装MATLAB 学会(1)(2)在做完FM 调制仿真之后，在今后遇到类似地问题，学会对所面对地问题进行系统地分析，并能从多个层面进行比较..TLAB 软件地使用，学会输入程序并且加以运行(3) 熟练并且掌握对MA 课程设计地研究基础1.3通信地目地是传输信号.通信系统地作用是将信息从信息源发送到一个或者多个目地地.模拟信号是时间和幅值上都连续地信号.调制是用原始信号即调制信号去控制高频载波信号地某一参数，是指随着原始信号幅度地变化而变化.而FM频率调制是高频载波信号地频率随着原始信号幅度变化而变化.解调是将已调制地信号恢复成原始信号即基带调制信号.以下是通信系统地一般模型：1通信系统地一般模型图信息源1)（根据消息地种类不同，信息源可以分信息源（简称信源）地作用是把各种消息转换成电信号.为模拟信号源和数字信号源，模拟信号源输出模拟信号；数字信号源输出数字信号（本次课程设计.是模拟信号源））发送设备（2发送设备地作用是产生适合在信道中传输地信号即使发送信号地特性与信道特性相匹配，具因此，发送设备涵盖地内容很.有抗信道干扰能力，并且具有足够地功率以满足远距离传输地需要.多，包含变换、放大、滤波、编码、调制地过程）信道（3信道分为无线信道和有线信信道是一种物理媒介，用于将来自发送设备地信号发送到接收端.信道地固有特性及...在有线信道中可以是明线、电缆、光纤在无线信道中，信道可以是自由空间道.引入地干扰与噪声直接关系到通信地质量噪声源4（）噪声源是信道中及分布在系统中地其他各处噪声集中表示，噪声是随机地、形式是多样地，.它地出现直接干扰信号地传输）接收设备5（目地是从受到减损地信号中正确.接收设备地功能是将信号放大及反变换（如译码、解调等）．恢复出原始信号，减少在传输过程中噪声与干扰所带来地影响.通信系统方案制定2 FM方案提出2.12模拟通信系统模型图模拟通信系统模型中对于调制信号通过调制器产生地调频波有两种方法其一本次课程设计FM解调器对应地解调方法也有两种其一为相干.为直接调制即宽带调制，其二为间接调制及窄带调制所以据此我提出了四种方案：.解调另外一种为非相干解调方案一：模型中调制器中地调制方法为直接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为相干解.调方案二：模型中调制器中地调制方法为直接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为非相干.解调方案三：模型中调制器中地调制方法为间接调制即窄带调制，解调器对应地解调方法为非相干解调方案四：模型中调制器中地调制方法为间接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为相干解.调方案论证2.2此外，它地最大频率. 窄带调频地应用更广泛与宽带调频，我们对此也更为熟悉，技术也更为成熟.所以本次课程设计选择窄带调频偏移较小，占据带宽较窄、抗干扰性能更好等.所以在以上选择地前提下，本次课程设计地解调方一般情况下，相干解调法较适用于窄带调频.法选择相干解调.针对以上地分析选择地最佳方案为方案四通信系统方案设计3 FM通信系统模型设计3.1 FM．)n(t)s/n(oo)n(t噪声解调器信宿)n(t o)s/n(i模拟通信系统模型设计图3通信系统各部分地功能3.2 FM.滤除调制器输出地无用信号使信号与信道相匹配, 有利于信号在信道中传输.发滤波器: 调制器:.为窄带白噪声N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)收滤波器: 滤除信号频带以外地噪声.一般设以利于信号在信道上地传输，调制是将用原始信在通信系统中一般需要将信号进行相应调制,调制可分为线性调制和号去控制高频振荡信号地某一参数，使之随原始信号地变化而成规律变化.调制通信系FM、PM等，这里主要讨论FM非线性调制.线性调制有AM、DSB等，非线性调制有统通信系统参数地计算及原理3.3 FM调制原理FM1）（角调制不是线性调制，角调制中已调信号和调制信号频谱之间不是线性关系而是产生出新地与调制中瞬时角频率是关.FM频谱搬移不同地新地频率分量，呈现非线性特性，故又成为非线性调制于调制信号地线性函数，)(tw?w?KFMf KFM)tw??KFMf(, 瞬时角频率偏移量则，瞬时角频率为:为频偏指数。
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计课程设计题目：基于MATLAB的FM系统调制与解调的仿真一、设计任务与要求1.设计并实现一个简单的FM（调频）调制和解调系统。
2.使用MATLAB进行仿真，分析系统的性能。
3.对比和分析FM调制和解调前后的信号特性。
二、系统总体方案1.系统组成：本设计包括调制器和解调器两部分。
调制器将低频信号调制到高频载波上，解调器则将已调制的信号还原为原始的低频信号。
2.调制方式：采用线性FM调制方式，即将低频信号直接控制高频载波的频率变化。
3.解调方式：采用相干解调，通过与本地载波信号相乘后进行低通滤波，以恢复原始信号。
三、调制器设计1.实现方式：使用MATLAB中的modulate函数进行FM调制。
2.参数设置：选择合适的载波频率、调制信号频率以及调制指数。
3.仿真分析：观察调制后的频谱变化，并分析其特性。
四、解调器设计1.实现方式：使用MATLAB中的demodulate函数进行FM解调。
2.参数设置：选择与调制器相同的载波频率、低通滤波器参数等。
3.仿真分析：观察解调后的频谱变化，并与原始信号进行对比。
五、系统性能分析1.信噪比（SNR）分析：通过改变输入信号的信噪比，观察解调后的输出性能，绘制信噪比与误码率（BER）的关系曲线。
2.调制指数对性能的影响：通过改变调制指数，观察输出信号的性能变化，并分析其影响。
3.动态范围分析：分析系统在不同输入信号幅度下的输出性能，绘制动态范围曲线。
六、实验数据与结果分析1.实验数据收集：根据设计的系统方案进行仿真实验，记录实验数据。
2.结果分析：根据实验数据，分析系统的性能指标，并与理论值进行对比。
总结实验结果，提出改进意见和建议。
七、结论与展望1.结论：通过仿真实验，验证了基于MATLAB的FM系统调制与解调的可行性。
实验结果表明，设计的系统具有良好的性能，能够实现低频信号的FM调制和解调。
通过对比和分析，得出了一些有益的结论，为进一步研究提供了基础。
(完整word版)基于MATLAB的FM调制实现
一、FM 调制原理：FM 属于角度调制，角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。
在本实验中使用正弦信号作为基带信号进行调制的分析.频率调制的一般表达式[1]为：FM 调制是相位偏移随ｍ（ｔ）的积分呈线性变化。
FM 调制模型的建立图1 FM 调制模型其中，()m t 为基带调制信号，设调制信号为()cos(2)m m t A f t π=设正弦载波为()cos(2)c c t f t π=信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为2σ。
图2 总体模型二 调制过程的分析：在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号()m t 成正比例变化，即()()f d t K m t dtϕ=式中，f K 为调频灵敏度（()rad s V ∙）。
这时相位偏移为()()f t K m d ϕττ=⎰则可得到调频信号为()cos ()FM c f s t A t K m d ωττ⎡⎤=+⎣⎦⎰ FM 调制1. 对FM 调制信号的频谱分析clear allts=0.00125; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 am=10;fs=1/ts; %抽样频率df=fs/length(t); %fft 的频率分辨率 msg=am*cos(2*pi*10*[0:0.01:0.99]);msg1=msg'*ones(1,fs/10); %扩展成取样信号形式 msg2=reshape(msg1.',1,length(t));Pm=fft(msg2); %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(3,1,1)plot(t,fft(abs(Pm))) title('消息信号频谱')m=fft(msg,1024); %对msg 进行傅利叶变换 N=(0:length(m)-1)*fs/length(m)-fs/2; subplot(3,1,2)plot(N,abs(m)); %调制信号频谱图 title('调制信号频谱')int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; endkf=50;fc=250; %载波频率 Sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM 信号频谱 subplot(3,1,3);plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱 title('FM 信号频谱')Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率 Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率fm=50;betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽用FFT 函数进行傅利叶变换，进行傅立叶变化便分别得到调制信号与调制之后的FM 信号的频谱图如下：012345678910-225消息信号频谱-500-400-300-200-1001002003004005000200400600调制信号频谱-500-400-300-200-10001002003004005000510FM 信号频谱图2-5通过频谱图的对照比较我们可以看出FM 调制并不是使原正弦信号的频谱在原来位置上通过移动得到调制波形，调制后的波形与调制前的完全不同，这证明FM 调制并不是线性的，而是非线性的。
基于matlab的FM通信系统仿真设计与实现_课程设计报告
题目：基于matlab地FM通信系统仿真设计与实现学生姓名：杨丽君学生学号： 1008030317系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程届别： 14届指导教师：马立宪电气信息工程学院制2013年5月基于matlab地FM通信系统仿真设计与实现学生：杨丽君指导教师：马立宪电气信息工程学院电子信息工程1课程设计地任务与要求1.1 课程设计地任务(1)熟悉MATLAB文件中M文件地使用方法，包括函数、原理和方法地应用.(2)加深对FM信号调制原理地理解.(3)画出基于MATLAB地FM通信系统仿真设计与实现设计地原理图.1.2 课程设计地要求(1) 学会MATLAB软件地安装.(2)在做完FM调制仿真之后，在今后遇到类似地问题，学会对所面对地问题进行系统地分析，并能从多个层面进行比较.(3) 熟练并且掌握对MA TLAB软件地使用，学会输入程序并且加以运行.1.3 课程设计地研究基础通信地目地是传输信号.通信系统地作用是将信息从信息源发送到一个或者多个目地地.模拟信号是时间和幅值上都连续地信号.调制是用原始信号即调制信号去控制高频载波信号地某一参数，是指随着原始信号幅度地变化而变化.而FM频率调制是高频载波信号地频率随着原始信号幅度变化而变化.解调是将已调制地信号恢复成原始信号即基带调制信号.以下是通信系统地一般模型：图1通信系统地一般模型（1)信息源信息源（简称信源）地作用是把各种消息转换成电信号.根据消息地种类不同，信息源可以分为模拟信号源和数字信号源，模拟信号源输出模拟信号；数字信号源输出数字信号（本次课程设计是模拟信号源）.（2）发送设备发送设备地作用是产生适合在信道中传输地信号即使发送信号地特性与信道特性相匹配，具有抗信道干扰能力，并且具有足够地功率以满足远距离传输地需要.因此，发送设备涵盖地内容很多，包含变换、放大、滤波、编码、调制地过程.（3）信道信道是一种物理媒介，用于将来自发送设备地信号发送到接收端.信道分为无线信道和有线信道.在有线信道中可以是明线、电缆、光纤.在无线信道中，信道可以是自由空间.信道地固有特性及引入地干扰与噪声直接关系到通信地质量.（4）噪声源噪声源是信道中及分布在系统中地其他各处噪声集中表示，噪声是随机地、形式是多样地，它地出现直接干扰信号地传输.（5）接收设备接收设备地功能是将信号放大及反变换（如译码、解调等）.目地是从受到减损地信号中正确恢复出原始信号，减少在传输过程中噪声与干扰所带来地影响.2 FM通信系统方案制定2.1 方案提出下图为大体模拟通信系统模型：图2模拟通信系统模型本次课程设计FM模拟通信系统模型中对于调制信号通过调制器产生地调频波有两种方法其一为直接调制即宽带调制，其二为间接调制及窄带调制.解调器对应地解调方法也有两种其一为相干解调另外一种为非相干解调.所以据此我提出了四种方案：方案一：模型中调制器中地调制方法为直接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为相干解调.方案二：模型中调制器中地调制方法为直接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为非相干解调.方案三：模型中调制器中地调制方法为间接调制即窄带调制，解调器对应地解调方法为非相干解调方案四：模型中调制器中地调制方法为间接调制即宽带调制，解调器对应地解调方法为相干解调.2.2 方案论证窄带调频地应用更广泛与宽带调频，我们对此也更为熟悉，技术也更为成熟.此外，它地最大频率偏移较小，占据带宽较窄、抗干扰性能更好等.所以本次课程设计选择窄带调频.一般情况下，相干解调法较适用于窄带调频.所以在以上选择地前提下，本次课程设计地解调方法选择相干解调针对以上地分析选择地最佳方案为方案四.3 FM通信系统方案设计3.1 FM通信系统模型设计图3 模拟通信系统模型设计3.2 FM 通信系统各部分地功能调制器: 使信号与信道相匹配, 有利于信号在信道中传输.发滤波器: 滤除调制器输出地无用信号.收滤波器: 滤除信号频带以外地噪声.一般设N(t)为高斯白噪声,则Ni(t)为窄带白噪声.在通信系统中一般需要将信号进行相应调制,以利于信号在信道上地传输，调制是将用原始信号去控制高频振荡信号地某一参数，使之随原始信号地变化而成规律变化.调制可分为线性调制和非线性调制.线性调制有AM 、DSB 等，非线性调制有FM 、PM 等，这里主要讨论FM 调制通信系统 3.3 FM 通信系统参数地计算及原理 （1）FM 调制原理角调制不是线性调制，角调制中已调信号和调制信号频谱之间不是线性关系而是产生出新地与频谱搬移不同地新地频率分量，呈现非线性特性，故又成为非线性调制.FM 调制中瞬时角频率是关于调制信号地线性函数， 瞬时角频率偏移量)(t KFMf w =∆ 则， 瞬时角频率为:)(t KFMf w w c +=。
基于matlab的FM通信系统仿真设计与实现_课程设计报告
成绩课程设计报告题目：基于matlab的FM通信系统仿真设计与实现学生姓名：杨丽君学生学号：1008030317系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程届别：14届指导教师：马立宪电气信息工程学院制2013年5月基于matlab的FM通信系统仿真设计与实现学生：杨丽君指导教师：马立宪电气信息工程学院电子信息工程1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务(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)加深对FM信号调制原理的理解。
(3)画出基于MATLAB的FM通信系统仿真设计与实现设计的原理图。
1.2 课程设计的要求(1) 学会MATLAB软件的安装。
(2)在做完FM调制仿真之后，在今后遇到类似的问题，学会对所面对的问题进行系统的分析，并能从多个层面进行比较。
(3) 熟练并且掌握对MATLAB软件的使用，学会输入程序并且加以运行。
1.3 课程设计的研究基础通信的目的是传输信号。
通信系统的作用是将信息从信息源发送到一个或者多个目的地。
模拟信号是时间和幅值上都连续的信号。
调制是用原始信号即调制信号去控制高频载波信号的某一参数，是指随着原始信号幅度的变化而变化。
而FM频率调制是高频载波信号的频率随着原始信号幅度变化而变化。
解调是将已调制的信号恢复成原始信号即基带调制信号。
以下是通信系统的一般模型：图1通信系统的一般模型（1)信息源信息源（简称信源）的作用是把各种消息转换成电信号。
根据消息的种类不同，信息源可以分为模拟信号源和数字信号源，模拟信号源输出模拟信号；数字信号源输出数字信号（本次课程设计是模拟信号源）。
（2）发送设备发送设备的作用是产生适合在信道中传输的信号即使发送信号的特性与信道特性相匹配，具有抗信道干扰能力，并且具有足够的功率以满足远距离传输的需要。
因此，发送设备涵盖的内容很多，包含变换、放大、滤波、编码、调制的过程。
（3）信道信道是一种物理媒介，用于将来自发送设备的信号发送到接收端。
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摘要本次设计主要是以Matlab为基础平台，对FM信号进行仿真。
介绍了FM信号，及其调制和解调的基本原理，并设计M文件，分析在混入噪声环境下的波形失真，以及分析FM的抗噪声性能。
本设计的主要目的是对Matlab的熟悉和对模拟通信理论的更深化理解。
关键词：Matlab；FM；噪声前言 (2)1 设计基础 (3)1.1 Matlab及M文件的简介 (3)1.2模拟调制概述 (4)1.2.1模拟调制系统各个环节分析 (5)1.2.2 模拟调制的意义 (6)2 FM基本原理与实现 (7)2.1 FM的基本原理 (7)2.1.1调制 (7)2.1.2解调 (8)2.2 FM的实现 (8)2.2.1 FM调制的实现 (8)2.2.2 FM解调的实现 (9)2.3 调频系统的抗噪声性能 (10)2.3.1 高斯白噪声信道特性 (10)3 FM的仿真实现与分析 (14)3.1 未加噪声的FM解调实现 (14)3.2 叠加噪声时的 FM解调 (16)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)通信按照传统的理解就是信息的传输。
在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。
信息作为一种资源，只有通过广泛传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。
而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术、计算机技术相融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大动力。
可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。
在通信系统中，从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量(例如语音信号)，如果将这种信号直接在信道中进行传输，则会严重影响信息传送的有效性和可靠性，因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。
在通信系统的发射端通常需要有调制过程，将调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号；而在接收端则需要有解调过程，以恢复原来有用的信号。
调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能。
随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展，可以使用数字化方法实现调制与解调过程。
调制在通信系统中具有重要的作用。
通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。
调制方式往往决定了一个通信系统的性能。
调制技术是指把基带信号变换成传输信号的技术。
基带信号是原始的电信号，一般是指基本的信号波形，在数字通信中则指相应的电脉冲。
在无线遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控制高频载波的参数（振幅、频率和相位），使这些参数随基带信号变化。
用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号。
未调制的高频电振荡称为载波（可以是正弦波，也可以是非正弦波，如方波、脉冲序列等）。
被调制信号调制过的高频电振荡称为已调波或已调信号。
已调信号通过信道传送到接收端，在接收端经解调后恢复成原始基带信号。
1 设计基础1.1 Matlab及M文件的简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab），这就是Matlab最早的雏形。
开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。
从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。
由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了8.0版本。
Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。
由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。
可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。
科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。
目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。
另外，,Matlab 和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。
可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。
Matlab由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用Matlab的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括Matlab桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。
Matlab是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。
用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。
他包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。
在计算要求相同的情况下，使用Matlab的编程工作量会大大减少。
Matlab的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
Matlab 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。
高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。
可用于科学计算和工程绘图。
新版本的Matlab对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），Matlab同样表现了出色的处理能力。
同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，Matlab也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。
另外新版本的Matlab还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
Matlab对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。
一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。
目前，Matlab已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。
所谓的M文件是由Matlab语句（命令或函数）构成的ASCII码文本文件，文件名必须以“.m”为扩展名。
主要有两种形式：命令文件（Script File）和函数文件（Function File）。
命令文件与批处理文件相似，它是Matlab命令或函数的组合，没有输入输出参数，执行时只需在命令窗口中键入文件名回车即可：而函数文件是以一条function语句作为引导。
即文件的第一行为：function[返回参数1，返回参数2，···]=函数名（输入参数1，输入参数2，···）这一行的有无是区分命令文件与函数文件的重要标志。
函数文件可以接受输入变量，还可以返回输出变量，执行时需在命令窗口中以固定格式调用函数方可。
其主要用处是利用Matlab 语句构造一个新的函数。
M文件的编写规则：（1）在编写函数式M文件时，M文件保存的文件名必须与函数名相同。
（2）脚本式M文件没有输入和输出参数，而函数式M文件有输入和输出参数，它根据输入输出参数提供的信息，对数据进行加工处理，然后通过输出函数返回处理结果。
（3）函数可以没有或有多个输入变量，而且可以没有或有多个输出变量。
函数nargin和nargout分别包含输入和输出变量的个数。
（4）函数M文件中的所有变量除了特别声明的以外，都是局部变量。
局部变量在自己专有的空间中工作，全局变量则在MATLAB内共享。
编写完M文件后，保存文件就可以进行M文件的调试，调试过程中设置断点即可查看各变量的值。
1.2模拟调制概述大多数待传输的信号具有较低的频率成分。
称之为基带信号，如果将基带信号直接传输，称为基带传输。
但是，很多信道不适宜进行基带信号的传输，或者说，如果基带信号在其中传输，会产生很大的衰减和失真。
因此，需要将基带信号进行调制，变换为适合信道传输的形式，调制是让基带信号m （t ）去控制载波的某个（或某些）参数，使该参数按照信号m （t ）的规律变化的过程。
载波可以是正弦波，也可以是脉冲序列，以正弦信号作为载波的调制称连续波（CW ）调制。
本次综合训练以FM 为例子，进一步介绍模拟调制。
对于连续波调制，已调信号可表示为)](cos[)()(t t t A t S m θω+= （1.1） 它由振幅A(t)、角频率ω 和相位θ（t ）3个参数构成。
控制3个参数中的任何一个都会实现调制，使之成为携带信息的信号。
连续波调制分为幅度调制，频率调制和相位调制。
频率调整和相位调制都是使载波的相角发生变化，因此两者又统称为角度调制。
调制在通信系统中具有十分重要的作用，通过调制，可对消息信号的频谱搬移，使已调信号适合信道传输的要求，同时也有利于实现信道复用。
例如，将多路基带信号调制到不同的载频上进行并行传输，实现信道的频分复用。
调制方式往往对通信系统的性能有很大的影响。
如果m （t ）是连续信号，并且使某个参数连续地与m （t ）相对应，称为模拟调制。
1.2.1模拟调制系统各个环节分析典型的模拟通信系统由模拟信源、调制解调、信道及受信者等环节构成，其框图如图1.1所示，模拟调制是模拟通信系统的重要组成部分，模拟调制系统的输入端是经模拟信息源变换后的基带信号。