FM信号的MATLAB仿真设计
FM信号的MATLAB仿真设计
成绩课程设计报告题目：FM信号的MATLAB仿真设计学生：学生学号：0908030101系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程届别：2021指导教师：FM信号的MATLAB仿真设计学生：鲍丽指导教师：张大雷电气信息工程学院电子与通信工程系1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务通过?FM信号的MATLAB仿真设计?的课程设计，掌握通信原理中模拟信号的调制和解调、数字基带信号的传输、数字信号的调制和解调，模拟信号的抽样、量化和编码与信号的最正确接收等原理。
应用原理设计FM调制解调系统，并对其进行仿真。
1.2 课程设计的要求熟悉调制和解调的原理，调制的分类和解调的分类。
熟悉并掌握调频信号的产生与解调。
要求能够熟练应用MATLAB语言编写根本的通信系统的应用程序，进行模拟调制系统，数字基带信号的传输系统的建模、设计与仿真。
所有的仿真用MATLAB程序实现，系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道。
模拟调制要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、解调信号的波形，数字调制要求画出误码率随信噪比的变化曲线。
1.3 课程设计的研究根底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播送、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝系统等。
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对已调信号叠加噪声后信号。
相干解调后信号和解调基带信号的时域波形。
最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形比照来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。
在课程设计中，系统开发平台为Windows 7使用工具软件为MATLAB 7.0。
在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。
通过该课程设计，到达了实现FM信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。
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通信系统仿真
西南科技大学课程设计报告课程名称：通信系统课程设计设计名称：基于MATLAB的FM通信系统仿真姓名：学号:班级：通信0901指导教师：起止日期：2012.6.4-2011.6.24西南科技大学信息工程学院制课程设计任务书学生班级：通信0901 学生姓名：学号：20096009 设计名称：基于MATLAB的FM通信系统仿真起止日期：2012.06.04——2012.06.24 指导教师：杨俊平课程设计学生日志课程设计评语表基于MATLAB 的FM 通信系统仿真一、设计目的和意义1、熟悉MATLAB 的使用方法，了解简单函数、原理和掌握操作方法；2、加深对FM 信号调制及解调原理的理解；3、了解FM 调制、解调基本结论、规律；4、增加自己在通信原理方面的动手能力；5、通过查资料等提高自学能力，对通信原理在最后有更深入的了解。
二、设计原理 1、FM 调制原理如果幅度不变，起始相位为0，而瞬时角频率是调制信号的线性函数，则这种调制方式称为频率调制。
调频信号可表达为])(cos[)(⎰+=dt t f K t w A t S FM c FM （1）调制信号为单余弦时t wA t f m m c o s )(= （2） 当对载波进行频率调制时，可得调频信号表达式为]cos cos[)(⎰+=tdt w A K t w A t S m m FM c FM （3）]sin cos[t w t w A m FM c β+= （4） 上式中m m FM FM w A K /=β称为调频指数，也可记作]sin cos[)(max t w w w t w A t S m m c FM ∆+= （5）图1()()()FM m t dtPM S t →∙→→⎰ 图2图1为直接调频，图2为间接调频。
由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适合于相位偏移和频率偏移不大的窄调制情形，而直接调频则常用于宽带调制情形。
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。
MATLAB仿真实例
MATLAB仿真实例通信原理是指传输信息的原理和方法。
MATLAB可以用于实现各种通信原理的仿真，包括信号的调制、发送、接收、解调等过程。
下面我将介绍一个基于MATLAB的通信原理仿真实例。
本实例以频率调制通信原理为基础，以调频调制(FM)为例进行仿真。
1.首先定义模拟信号源，生成一个基带信号。
例如，我们可以选择一个正弦波信号作为基带信号，其频率为$f_m$。
2.接下来，我们需要将基带信号进行调频调制。
在调频调制过程中，我们将基带信号的频率进行调制，生成载频为$f_c$的调制信号。
3. 在MATLAB中，我们可以使用freqmod函数来进行调频调制。
该函数接受基带信号、载频和调制指数作为输入参数，并返回调制信号。
4.在得到调制信号后，我们可以进行发送模拟。
发送模拟是指将调制信号通过信道传输，可以简单地将信号存储为一个信道矩阵。
5. 在接收端，我们需要对接收到的信号进行解调，以恢复基带信号。
在调频调制中，我们可以使用freqdemod函数进行解调。
该函数接受解调信号、载频和调制指数作为输入参数，并返回解调后的信号。
6.最后，我们可以将解调信号与原始信号进行比较，计算它们之间的误差。
可以使用均方根误差(RMSE)作为误差度量指标。
通过以上过程，我们可以完成一个简单的基于MATLAB的调频调制仿真。
为了使仿真更贴近实际通信场景，我们还可以添加信道噪声等因素。
例如，我们可以在发送模拟过程中，向信道矩阵中添加高斯白噪声。
这样可以更真实地模拟信号在传输过程中受到干扰和噪声的情况。
通过以上步骤，我们可以利用MATLAB进行通信原理的仿真实践。
这个实例不仅可以帮助我们加深理解通信原理的基本概念和过程，还可以通过实际操作和仿真结果进行验证和验证。
总之，MATLAB是一个非常强大的工具，可以用于各种通信原理的仿真。
通过利用MATLAB进行仿真实践，我们可以更深入地理解通信原理的基本原理和过程，提高我们的理论水平和实践能力。
FM信号仿真设计
课程设计课程设计名称：通信综合专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：FM信号的MATLAB仿真设计1课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务通过《FM信号的MATLAB仿真设计》的课程设计，掌握通信原理中模拟信号的调制和解调、数字基带信号的传输、数字信号的调制和解调，模拟信号的抽样、量化和编码与信号的最佳接收等原理。
应用原理设计FM调制解调系统，并对其进行仿真。
1.2 课程设计的要求熟悉调制和解调的原理，调制的分类和解调的分类。
熟悉并掌握调频信号的产生与解调。
要求能够熟练应用MATLAB语言编写基本的通信系统的应用程序，进行模拟调制系统，数字基带信号的传输系统的建模、设计与仿真。
所有的仿真用MATLAB程序实现，系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道。
模拟调制要求用程序画出调制信号，载波，已调信号、解调信号的波形，数字调制要求画出误码率随信噪比的变化曲线。
1.3 课程设计的研究基础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对已调信号叠加噪声后信号。
相干解调后信号和解调基带信号的时域波形。
最后绘出FM基带信号通过上述信道和调制和解调系统后的误码率与信噪比的关系，并通过与理论结果波形对比来分析该仿真调制与解调系统的正确性及噪声对信号解调的影响。
在课程设计中，系统开发平台为Windows 7使用工具软件为MATLAB 7.0。
在该平台运行程序完成了对FM调制和解调以及对叠加噪声后解调结果的观察。
通过该课程设计，达到了实现FM信号通过噪声信道，调制和解调系统的仿真目的。
2 FM信号的MATLAB仿真设计方案制定通信按照传统理解就是信息传输。
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，且信息是多种多样的。
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FM信号的MATLAB仿真设计
FM调制是一种常见的调制技术，广泛应用于无线通信、广播等领域。
本文将介绍如何使用MATLAB进行FM信号的仿真设计。
主要包括以下几个
方面的内容：FM调制原理、MATLAB信号处理工具箱、FM信号的MATLAB
仿真设计。
一、FM调制原理
FM调制（Frequency Modulation）是一种连续变化载波频率以控制
信号的调制方法。
FM调制的原理是改变载波频率的偏差与调制信号幅度
的关系，以实现信号的传输。
FM调制的公式如下所示：
\[ s(t) = A_c \cos{(2\pi f_c t + \int_{0}^{t}k_f
m(\tau)d\tau)} \]
其中，\(s(t)\)表示输出的调制信号，\(A_c\)为载波幅度，\(f_c\)
为载波频率，\(m(t)\)为调制信号，\(k_f\)为调制指数，其表示了频率
与幅度之间的关系。
二、MATLAB信号处理工具箱
MATLAB提供了强大的信号处理工具箱，其中包括了许多用于信号调
制与解调的函数和工具。
该工具箱提供了丰富的函数，如modulate、demodulate等，用于实现各种调制和解调方法。
下面将介绍如何使用MATLAB进行FM信号的仿真设计。
1.创建载波信号
首先，需要创建一个载波信号。
可以使用MATLAB的sin函数生成一
个正弦信号作为载波信号。
假设载波频率为1000Hz，采样频率为8000Hz，持续时间为1秒，代码如下：
\[f_c=1000;\]
\[ fs = 8000; \]
\[ t = 0:1/fs:1; \]
\[ carrier = sin(2*pi*f_c*t); \]
2.创建调制信号
然后，需要创建一个调制信号。
仿真中常用的调制信号包括正弦信号、方波信号、三角波信号等。
这里以正弦信号为例，假设调制信号频率为
200Hz，代码如下：
\[f_m=200;\]
\[ modulation = sin(2*pi*f_m*t); \]
3.进行FM调制
接下来，使用MATLAB的modulate函数对载波信号进行FM调制。
代
码如下：
\[ fm_signal = modulate(modulation, f_c, fs, 'fm', k_f); \]
其中，modulate函数的第一个参数是调制信号，第二个参数是载波
频率，第三个参数是采样频率，第四个参数是调制方式（这里使用FM调制），第五个参数是调制指数。
根据具体的需求，可以调整调制指数来改
变调制信号的带宽和频偏。
4.绘制调制信号图形
最后，使用MATLAB的plot函数绘制调制信号的图形。
代码如下：
\[ plot(t, fm_signal); \]
\[ xlabel('Time (s)'); \]
\[ ylabel('Amplitude'); \]
\[ title('FM Signal'); \]
通过这些代码，可以将FM调制后的信号绘制出来，以便进一步分析
和处理。
四、总结
本文介绍了使用MATLAB进行FM信号的仿真设计，包括FM调制原理、MATLAB信号处理工具箱以及FM信号的MATLAB仿真设计过程。
通过这些
步骤，可以快速地实现FM信号的仿真，并利用MATLAB的信号处理工具箱
对信号进行进一步的分析和处理。
当然，这只是FM信号仿真设计的基本
过程，还可以根据具体需求进行更复杂的仿真设计和处理。