FM调制与解调系统的设计
毕业设计(论文)-FM调制与解调电路设计
下图是晶体管组成的电抗管直接调频电路，图中 ～ 与 、 是电抗管与振荡管的直流偏置电阻， 、 、 、 对高频短路， 是耦合电容， 、 、 、 组成谐振回路， 、 为高频振流圈。电抗管调频器的缺陷是:振荡频率的稳定度不是很高；频率偏移也不能很大,阻抗Ze一般还有电阻分量，这个电阻分量也会随之变化,这个分量变化使振荡器产生寄生调幅。这种调频器的优点是电路较简单，先期的调频装置经常使用这种电路，其后逐渐被变容二极管调频器所替代[6]。
Keywords:FM modulation;FM demodulation;direct frequency modulation;indirect frequency modulation;frequency discriminator;phase locked loop
前言
随着人们生活品质的提高，FM技术被广泛运用于高保真音乐广播、立体声广播、多声道电视音响、电子音乐合成技术中。这就需要我们对FM系统的调制与解调熟悉与掌握。本文主要介绍通过直接调频法和间接调频法对FM进行调制，直接调频法即用调制信号直接控制决定振荡器振荡频率的某个元件参数，使振荡器瞬时频率跟随调制信号大小呈线性变化，即可实现频率调制。间接调频法就是利用频率与相位间有微积分的关系，首先要将调制信号进行积分，然后对载波进行调相。其中直接调频法采用变容二极管直接调频电路和电抗管调频电路，间接调频法是采纳变容管调相电路电路。解调主要采用鉴频器（非相干解调）或鉴相器（非相干解调）以及锁相环电路（相干解调），其中锁相环电路是由环路滤波器、鉴相器、压控振荡器组成。
5.若在省教育厅、学校组织的毕业设计（论文）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学校按有关规定给予的处理，并承担相应责任。
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。
FM立体声广播的调制与解调过程
FM立体声广播的调制与解调过程FM立体声广播是一种广播信号的传输方式，其中通过一种称为频率调制（FM）的调制技术来发送音频信号。
FM立体声广播使用了左右声道信号的差分信号（L-R信号）和和信号（L+R信号），以在收音机中恢复出双声道立体声音频。
调制过程：1.首先，左声道和右声道的音频信号被混合成为和信号（L+R信号）和差分信号（L-R信号）。
2.接着，和信号被传输到FM调制器中，其中和信号会改变频率以便与载波信号结合。
3.在FM调制器中，和信号通过传统的频率调制过程，其频率的变化与和信号的振幅成正比。
这样，和信号的振幅变化将导致FM信号的频率变化。
4.差分信号也被送入FM调制器，但它需要经过附加的处理，以便在接收端能够被正确地解码为左右声道信号。
差分信号的编码方式确保了它能够在FM信号中传输，而且不会影响正常的单声道收听。
5.最终，通过混合和差分信号，FM调制器将它们结合成为一个FM立体声信号，并输出到天线进行传输。
解调过程：1.在接收端的收音机中，天线接收到传输的FM信号，包括和信号和差分信号。
2.接收端的解调器首先分离和差分信号。
3.差分信号经过解码处理，以恢复左声道和右声道的音频信号。
解码的过程保证了在恢复后的左右声道信号中没有发生失真或误差。
4.和信号和解码后的差分信号再次被混合在一起，以在听众耳中产生立体声的效果。
5.最终，左右声道分别经过放大和调节，以确保听众能够获得高质量的音频体验。
总结：FM立体声广播是一种高质量的音频传输方式，通过频率调制技术将立体声信号传输到接收端，并通过解调过程将其恢复成为左右声道信号。
调制过程涉及到将和信号和差分信号结合成为一个FM信号的过程，而解调过程则是将接收到的FM信号分解成为原始的左右声道信号的过程。
这种技术使得立体声广播成为现代广播行业中不可或缺的一部分，为听众提供了更加生动和逼真的音频体验。
FM调频与解调原理
❖ 二,调频立体声编码 MPX=(L+R)+38KHZ*(L-R)+19KHZ
立体声广播频谱图
导
载
L+R 频 L-R 频 L-R
下边带 上边带
辅助 通信通道
15 19 23
38
53 59
75
f(KHZ)
立体声广播信号的产生
左声道
Ｌ－Ｒ
－
Ｌ
右声道 Ｒ
38Ｋhz振荡器
除２
Ｌ＋Ｒ
衰减
去调频发射机
立体声广播的解调
二.解调原理
解调就是把已调信号瞬时频率不失真的转 变成电压变化,即实现 频率—电压转换.这个 功能是由鉴频器完成的.
幅度/相位鉴频器的实现模型
调频信号 频率-幅度线性变换 幅频信号 包络检波器 调制信号
调频信号 频率-相位线性变换 调相信号 相位检波器 调制信号
立体声原理
❖ 一.定义: 用两个传声器分别检测左右两部分声音信号， 并将左右两个声道的信号按一定方式进行编 码，然后调制在同一副载波上，再用调频的 方式调制在主载波上并发送出去
½ (L+R)
L
LPF 0-15KHZ
来自鉴 频信号
BPF 23-53KHZ
导频滤波 19KHZ
＊２
LPF 0-15KHZ
－
½ ((L-R)
R
AGND
4
AVDD
7
GND_VCO
11
GND_PA
12
VDD_PA
14
VDD_VCO 15
DGND 18
DVDD 24
SELTC_PIN
REX
1
32
X’ TAL_SEL S3 S2 S1 S0 OSCOUT
模拟调制系统中FM的调制与解调
的瞬时
通信原理课程设计
X(t)
FM调制
Xc(t)
Xc(t)+N(t)
信道
BPF
FM解调
X(t)
C(t)பைடு நூலகம்
N(t)
图 3-1 频率调制系统框图 2)解调原理: ①频率调制的非相干解调（鉴频法） 鉴频器的作用是输出一个与输入信号频率成线性关系的信号，包括斜率鉴频器、锁相环鉴 频器、频率负反馈解调器等类型，理想鉴频器可以等效成带微分器的包络检波器。
-3-
通信原理课程设计
(5)强大的仿真能力：Multisim 既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模 混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示 可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。
2.设计题目
2.1 模拟调制系统中 FM 的调制与解调 要求：实现系统级和电路级的仿真结果并同时给出过程分析和说明，并按照学校要求 撰写课程设计说明书，提交电子版和纸质的说明书及源程序代码或文件。 备注：此题为传统的广播，电视通信系统中主要通信技术的原理的验证及仿真，除了进 行 MATLAB 或 SystemView 环境下的系统仿真，还要进行 Multsim、Pspice 环境下的电路级 仿真。得分与仿真的数量的质量成正比。 2.2 PCM 编译码。 PCM 编译码原理和基带信号的形成过程 要求：实现系统级和电路级的仿真结果并同时给出过程分析和说明，并按照学校要求 撰写课程设计说明书，提交电子版和纸质的说明书及源程序代码或文件。 备注： 此为传统 PSTN 电话网中语音模拟信号数字化后的基带数字信号格式， 比较编译 码前后信号的差异，并和增量调制信号做比较。
voiceoutwav8bitwav声道wav波形audioratesetruntimeaudioplayeron打开播放器inputfromt4outputportt4端口输入0口输出token413仿真结果分析通信原理课程设计图42xt处的时域波形图43xt处的频域波形图44xct的时域波形图通信原理课程设计45xct的频域波形46nt的时域波形图47xctnt的时域波形图通信原理课程设计48解调后未滤波波形图49xt的时域波形图410xt的频域波形图通过对仿真图形分析可以得出这次仿真中输入与输出有轻微失真其原因可以概括为两点
基于SDR的FM调制与解调器的实现
基于SDR的FM调制与解调器的实现摘要：软件定义无线电（SDR）技术已经广泛应用于无线通信领域。
本文提出了基于SDR的FM调制与解调器的实现方法。
首先介绍了FM调制与解调的原理和特点，然后介绍了SDR技术的基本原理和实现方法。
接着详细描述了基于SDR的FM调制与解调器的实现过程，并给出了实验结果。
最后对本文的工作进行总结和展望。
一、引言软件定义无线电（SDR）技术是一种将无线电功能实现为软件实体的技术。
它将传统的无线电硬件功能转移到可编程的数字信号处理器（DSP）和通用处理器中。
SDR技术具有灵活性高、可升级性强等优点，被广泛应用于无线通信领域。
FM调制与解调是无线通信中常用的调制解调技术之一、FM调制是指根据输入音频信号的幅度变化来调制载波频率的一种调制方式。
FM解调则是将调制后的信号恢复为音频信号的过程。
二、FM调制与解调原理FM调制是将基带信号的幅度变化映射为载波频率的变化。
具体实现上，可以通过将输入音频信号与一个高频载波信号相乘来实现。
假设输入音频信号为s(t)，载波信号为c(t)=cos(2πf_ct)，则调制后的信号可以表示为：x(t)=A_c*cos(2πf_ct+k_f∫s(t)dt)其中，Ac为载波信号的幅度，fc为载波信号的频率，kf为调制系数。
解调器接收到调制信号后，通过频率鉴频原理将信号恢复为原始音频信号。
三、SDR技术原理和实现方法SDR技术是基于软件的，其主要实现方式是通过数字信号处理器（DSP）和通用处理器（CPU）对信号进行数字化处理。
SDR系统主要由前端硬件、中间件和后端软件三部分组成。
前端硬件负责将无线信号转换为数字信号，中间件负责对数字信号进行处理和调度，后端软件则负责实现各种无线通信协议和信号处理算法。
在GNU Radio中，可以使用模块化的方式来构建FM调制与解调器。
首先，使用音频源模块读取音频信号。
然后，将音频信号经过调制器模块与高频载波信号相乘，得到调制后的信号。
fm正交调制和解调方法
fm正交调制和解调方法
FM（频率调制）是一种调制方法，它可以用来在载波信号中传输模拟信号。
在FM调制过程中，模拟信号的频率会根据模拟信号的幅度变化而变化。
正交调制是一种调制技术，它使用正交载波来传输数字信号。
下面我将从调制和解调的角度对FM正交调制和解调方法进行全面的解释。
首先，我们来看FM正交调制。
在FM正交调制中，数字信号被调制到两个正交的载波上。
这意味着，数字信号被分成两部分，分别调制到正交的载波上。
这样做的好处是可以通过两路信号来传输更多的信息，并且可以减少信号之间的干扰。
在FM正交调制中，通常使用相移键控（PSK）或者正交振幅调制（QAM）来调制数字信号到正交载波上。
接下来是FM正交解调。
在接收端，需要对接收到的信号进行解调以获取原始的数字信号。
对于FM正交调制信号的解调，通常使用相移键控解调（PSK）或者正交振幅调制解调（QAM）技术。
解调的过程中，需要恢复出原始的两个数字信号，并进行合并以得到原始的数字信号。
总的来说，FM正交调制和解调方法通过将数字信号分别调制到两个正交的载波上，以及在接收端将信号进行解调和合并，实现了对数字信号的可靠传输和恢复。
这种方法在无线通信和数字通信中得到了广泛的应用，能够提高通信系统的可靠性和效率。
ASK调制与解调电路设计
ASK调制与解调电路设计调制与解调电路是无线通信中的重要组成部分，用于将信息信号转换为适合传输的高频信号，并在接收端将高频信号还原为原始信息信号。
接下来将详细介绍调制与解调电路的设计。
一、调制电路设计：调制电路主要用于将低频信息信号调制到高频载波上进行传输，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
1.AM调制电路设计：AM调制主要包括信号放大、频率变换、调幅和输出滤波等环节。
具体设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，一般使用运放进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调幅：将频率变换后的高频信号经过调幅电路进行调幅，常用的调幅电路有晶体二极管调制器和集成电路调制器等。
(4)输出滤波：将调幅后的信号通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
2.FM调制电路设计：FM调制是将信息信号的频率变化转换为载波频率的变化，并将其用于传输。
FM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调频：将频率变换后的高频信号进行调频，一般采用三角调制电路进行调频。
(4)输出滤波：将调频后的信号经过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
3.PM调制电路设计：PM调制是将信息信号的相位变化转换为载波相位的变化，并将其用于传输。
PM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调相：将频率变换后的高频信号进行调相，一般采用集成电路调相器进行调相。
(完整版)FM调制与解调
FM调制与解调系统一、目的FM在通信系统中的使用非常广泛。
FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。
本设计主要是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出相干解调后解调基带信号的时域波形。
该设计使用系统开发平台为Windows XP ,程序运行平台使用Windows XP,程序设计语言采用MATLAB，运行程序完成对FM调制和解调结果的观察。
通过该本次设计，达到了实现FM信号调制和解调系统的仿真目的。
二、工作原理与计算通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。
对于任何个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图1所示）。
图1 通信系统一般模型信息源的作用是把各种信息转换成原始信号，发送设备的作用产生适合传输的信号，信息源和发送设备统称为发送端。
发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。
通常基带信号不宜直接在信道中传输。
因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。
这就是调制的过程。
信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。
调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。
而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。
在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。
2.1 FM调制原理调制在通信系统中具有十分重要的作用。
一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，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。
另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。
具体地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。
FM电路实现调制解调
F M电路实现调制解调公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]FM电路实现调制解调调制解调，即我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator （解调器）的简称，中文称为调制解调器。
也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。
调制: 将各种转换成适于传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；解调: 在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号一、概述FM调制电路将代表不同信息的信号频率，搬移到频率较高的频段，以电磁波的方式将信息通过信道发送出去。
FM解调电路将接收到的包含信息的高频信号的频率搬移到原信号所处的频段。
锁相环是一种相位负反馈的自动相位控制电路，它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域它是通过比较输入信号的相位和压控振荡器输出信号的相位，取出与这两个信号的相位差成正比的电压，并将该电压该电压作为压控振荡器的控制电压来控制振荡频率，以达到输出信号的频率与输入信号的频率相等的目的。
锁相环主要由相位比较器、压控振荡器和低通滤波器三部分组成。
调制电路还需要另设计一个高频信号放大器和加法器。
解调电路需要设计一个低通滤波器，来取出解调信号。
技术指标：1．载波频率fc=,载波信号的电压Vp-p≥3V；2．FM调频信号的电压Vp-p≥6V，最大频率偏移∆fm≥5KHz；3．解调电路输出的FM调制信号的电压Vp-p≥200mV。
二、方案设计与分析调频是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率，即使载波振荡频率随调制信号的失真变化而变化。
其逆过程为频率解调（也称频率检波或鉴频）。
本实验是用CD4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频/解调（鉴频）的。
调频电路原理图（如图1所示）将调制信号加到压控振荡器（VCO ）的控制端，使压控振荡器得输出频率（在自振频率（中心频率）o f 上下）随调制信号的变化而变化，于是生成了调频波。
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课题五FM调制与解调系统的设计一、本课题的目的本课程设计课题主要研究FM 调制与解调模拟系统的理论设计和软件仿真方法。
通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：1．掌握模拟系统FM 调制与解调的原理。
2．掌握模拟系统FM 调制与解调的设计方法；3．掌握应用MATLAB分析系统时域、频域特性的方法，进一步锻炼应用Matlab进行编程仿真的能力；4．熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程；5．了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉采用LabVIEW进行仿真的方法。
二、课题任务设计FM调制与解调模拟系统，仿真实现相关功能。
包括:可实现单音调制的FM调制及解调、PM 调制及解调的系统设计及仿真，要求给出系统的设计框图、源程序代码及仿真结果，并要求给出程序的具体解释说明，记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
具体内容为：(1）设计FM调制与解调、PM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图,对系统的主要参数进行设计说明。
(2）采用Matlab语言设计相关程序,实现系统的功能，要求采用两种方式进行仿真，即直接采用Matlab 语言编程的静态仿真方式、采用Simulink进行动态建模和仿真的方式。
要求采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
(3)采用LabVIEW进行仿真设计,实现系统的功能,要求给出系统的前面板和框图，采用两种以上调制信号源进行仿真，并记录仿真结果。
(4)要求对系统的时域、频域特性进行分析，并与理论设计结果进行比较分析。
(5)对系统功能进行综合测试，整理数据，撰写设计报告。
三、主要设备和软件(1)PC机，一台(2)MATLAB6.5以上版本软件，一套(3)LabVIEW7.0以上版本软件，一套四、设计内容、步骤和要求4.1必选部分(1) 设计实现FM、PM调制与解调的模拟系统，给出系统的原理框图,对系统的主要参数进行设计说明,具体参数包括：载波频率、调制信号频率、载波大小、调制信号大小、调制系数等参数。
并对所设计的系统进行理论分析计算。
(2) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，进行基于Matlab语言的静态仿真设计。
分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统仿真设计，要求给出系统的Matlab编程仿真程序及结果，并要求写出程序的具体解释说明，记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
要求调制信号分别采用不同类型的信号进行仿真，至少给出两种以上调制信号源，具体参数自定。
载波信号频率根据设计情况设定。
(3) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，采用Simulink进行动态建模仿真设计。
分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统动态仿真设计，要求包括调制和解调的部分，并给出采用Simulink进行动态建模仿真的系统方框图，同时记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
要求采用两种以上调制信号源进行仿真，具体参数自定。
载波信号频率根据设计情况设定。
(4) 根据仿真结果,对系统的时域、频域特性进行分析，并与理论设计结果进行比较分析。
4.2 拓展部分(1) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，说明具体的参数，进行基于LabVIEW环境的仿真，分别实现单音调制的FM调制及解调、PM调制及解调的系统仿真设计，要求包括调制和解调的部分，给出系统的前面板和框图，并记录仿真结果。
(2) 要求调制信号采用不同类型的信号源，进行进一步的仿真，给出系统的前面板和框图，并记录仿真结果，观察分析频谱的变化情况。
(3) 比较分析采用以上两种软件环境：Matlab与LabVIEW，进行仿真的各自的特点，分析说明不同语言环境的各自优势。
4.3 选作部分(1) 根据所设计的FM、PM调制与解调的模拟系统，采用Matlab语言设计相关程序，并且利用GUI 设计图形用户界面，完成4.1必选部分所要求的功能。
(2) 分析比较采用Matlab语言的GUI设计图形用户界面与采用LabVIEW进行设计的各自的特点。
五、课程设计报告要求(1) 设计报告书包括内容：课程设计题目，设计目的和意义，设计方案，详细设计步骤，设计结果（原理图等），测试和仿真结果（图形或数据）及其分析，结论，参考文献等。
(2) 提交课程设计报告时应同时提交相关设计和仿真分析材料（电路图、程序、结果等）的电子版。
六、参考文献[1] 信号与系统课程组. 信号与系统课程设计指导. 2007.10[2] 吴大正. 信号与线性系统分析（第四版）. 高等教育出版社，2005,8[3] 谢嘉奎. 电子线路—非线性部分(第四版). 高等教育出版社，2003,2[4] 黄永安等.Matlab7.0/Simulink6.0建模仿真开发与高级工程应用.清华大学出版社，2005.12[5] 陈垚光等.精通MATLAB GUI设计.电子工业出版社，2011.01[6] 江建军. LabVIEW程序设计教程. 电子工业出版社, 2008.03七、附录——设计原理附录：设计原理1．FM 调制与解调的原理频率调制又称调频（FM ），它是高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持恒定的一种调制方式。
相位调制或调相（PM ）是使高频振荡的相位按调制信号的规律变化，而振幅保持不变的一种调制方式。
由于频率与相位间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。
因此，调频和调相统称为角（度）调（制）。
若只给一个波形或表达式是无法确定调制方式是调频还是调相的。
设载波信号为)cos())(cos()(0ϕ+ω=ϕ=t V t V t v c m m c （1-1）调制信号为)cos()(t V t v m Ω=ΩΩ （1-2）调频信号的一般表达式为))(cos()(00ϕω++=⎰Ωdt t v k t V t v t fc m （1-3）调相信号的一般表达式为))(cos()(0ϕω++=Ωt v k t V t v p c m （1-4）以单音调制为例，对于调频信号而言，它的瞬时角频率、瞬时相位分别为： )cos(cos )(t t V k t m c m f c Ωω∆+ω=Ω+ω=ωΩ （1-5）00sin sin )(ϕ+Ω+ω=ϕ+ΩΩ+ω=ϕΩt M t t V k t t f c mf c （1-6）式中f M 为调频指数。
因而，调频波的表达式为)sin (cos )(0ϕ+Ω+ω=t M t V t v f c m FM （1-7）FM u 为等幅疏密波，疏密的变化与调制信号有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。
调频信号的参数主要有：（1）最大角频偏m ω∆它是瞬时角频率)(t ω∆的最大值；最大频偏m f ∆是瞬时频偏)(t f ∆的最大值。
m ω∆或m f ∆反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。
m ω∆或m f ∆与m V Ω和f k 成正比，与调制信号频率F 无关。
FM 波瞬时频率变化范围为m c f f ∆-～m c f f ∆+，最大变化量为m f ∆2。
（2）调制系数（调制灵敏度）f k(rad/s V)m f mk U ωΩ∆=⋅ （1-8） 它表示m V Ω对瞬时（角）频率的控制能力，是产生FM 信号电路的重要参数。
（3）调频指数f Mm m m f Ff M ϕ∆=∆=Ωω∆= （1-9） 它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量。
但f M 与F 成反比。
f M 可以大于1，而且常常远远大于1。
FM 信号的频谱有如下特点：以载频c f 为中心，由无穷多对以调制信号频率F 为间隔的边频分量组成，各分量幅值取决于Bessel 函数，且以c f 对称分布；载波分量并不总是最大，有时为零；FM 信号的功率大部分集中在载频附近；频谱结构与F 密切相关；调频波解调又称鉴频，其中一种方法为将输入调频信号进行特定的波形变换，使变换后的波形包含有反映瞬时频率变化的平均分量。
然后通过低通滤波器就能输出所需的解调电压。
具体方法参见参考文献[3]及其他文献资料。
对于单音调制的调相信号，它的瞬时角频率、瞬时相位及解调方法分别参见参考文献[3]。
2.使用Simulink 建模和仿真的过程启动Matlab 后，在命令窗口中输入命令“simulink ”或单击Matlab 工具栏上的simulink 图标，打开simulink 模块库窗口（使用命令‘simulink3’可以打开老版本的simulink 模块库界面）。
典型的Simulink 模块包括三个部分：输入模块、状态模块、输出模块。
2 .1 Simulink 模块库简介Continuous （连续模块）库Discrete （离散模块）库函数与表格模块库Math（数学模块）库Sinks（信号输出模块）库：常用模块为Scope（示波器模块）、XYGraph（二维信号显示模块）、Display（显示模块）Sources（信号源模块）库（如图5-1所示），常见模块有：Constant（输入常数模块）、Signal Generator （信号源发生器模块）。
Signal Generator用于产生不同的信号波形，其中包括：正弦波、方波、锯齿波信号。
Sources（信号源模块）还包括其它常用模块：Ramp（斜坡输入信号）、Sine Wave（正弦波输入信号）、Step（阶跃输入信号）、Clock（时间信号）、Pulse（脉冲信号）等。
2.2调制解调模块库简介Communications Blockset（通信模块集）中包含了通信仿真模块，要打开通信工具箱的模块库，可以在Matlab的命令窗口输入以下命令：>>commlib此时，系统会打开工具箱模块库的窗口，模块库中包括子模块库时，用鼠标双击就可以打开下级子库。
要查看通信工具箱中的函数名称和内容列表，可以在Matlab的命令窗口输入以下命令：>>help comm.如通信模块集（Communications Blockset）中的Modulation（调制库）。
Modulation/Demodulation.ademod - Analog passband demodulator. （通带模拟解调）ademodce - Analog baseband demodulator. （基带模拟解调）amod - Analog passband modulator. （通带模拟调制）amodce - Analog baseband modulator. （基带模拟调制）apkconst - Plot a combined circular ASK-PSK signal constellation. （计算和绘制QASK调制图）ddemod - Digital passband demodulator. （通带数字解调）ddemodce - Digital baseband demodulator. （基带数字解调）图2-1 Sources （信号源模块）库demodmap - Demap a digital message from a demodulated signal. （数字解调逆映射）dmod - Digital passband modulator. （通带数字调制）dmodce - Digital baseband modulator. （基带数字调制）modmap - Map a digital signal to an analog signal. （数字调制映射）qaskdeco - Demap a message from a QASK square signal constellation. （矩形QASK 码译码） qaskenco - Map a message to a QASK square signal constellation.（计算和绘制QASK 矩形图）2.3 利用Simulink 建立一个仿真实例 仿真内容：系统的传递函数为10310)(2++=s s s H ，输入激励为阶跃函数)(t ε，查看系统响应的输出变化情况。