模拟角度调制系统仿真,实现FM与PM调制
模拟调制系统FMPMFDM
4.3 角度调制与解调的原理及抗噪声性能 4.3.1 角度调制原理角度调制分为频率调制（FM ）和相位调制（PM ），即分别用原始基带信号的变化规律去改变高频正弦载波的频率或者相位。
1 角度调制的一般原理()()cos m c s t A t t ωϕ=+⎡⎤⎣⎦其中：()c t t ωϕ+为已调信号的瞬时相位（rad ） ()t ϕ为已调信号的瞬时相位偏移（rad ）()c d t dt ϕω+为已调信号的瞬时角频率（rad/s ） ()d t dt ϕ为已调信号的瞬时角频率偏移（rad/s ）相位调制（PM ）即已调信号的瞬时相位偏移随原始基带信号线性变化，亦即：()()p t k m t ϕ=，其中p k 为调相灵敏度（rad/V ）()()cos PM c p s t A t k m t ω⎡⎤=+⎣⎦频率调制（FM ）即已调信号的瞬时角频率偏移随原始基带信号线性变化，亦即：()()f d t k m t dtϕ=，其中f k 为调频灵敏度()/rad s V ⋅()()cos tFMc f s t A t k m t dt ω-∞⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦⎰例：()cos m m m t A t ω=，则：()()cos PM c p s t A t k m t ω⎡⎤=+⎣⎦()cos cos c p m m A t k A t ωω=+则：PM 信号最大瞬时相位偏移为p m k A ϕ∆= PM 信号最大瞬时角频率偏移为p m m k A ωω∆= 定义：调相指数p m m m ff ωω=∆=∆则当()cos m m mt A t ω=时，p m p k A m ϕ∆==；p m m p m k A m ωωω∆==()()cos cos PM c p m s t A t m t ωω=+()()cos tFMc f s t A t k m t dt ω-∞⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦⎰ cos sin f m c m m k A A t t ωωω⎛⎫=+ ⎪⎝⎭则：FM 信号最大瞬时相位偏移为f m m k A ϕω∆= FM 信号最大瞬时角频率偏移为f m k A ω∆=定义：调频指数f m m m ff ωω=∆=∆则当()cos m m mt A t ω=时，f m m f k A m ϕω∆==；f m f m k A m ωω∆==()()cos sin FM c f m s t A t m t ωω=+2 角度调制信号的产生比较PM 信号与FM 信号的表达式可以发现： 当pf k k k ==时，()()cos PM c s t A t km t ω=+⎡⎤⎣⎦()()cos tFMc s t A t k m t dt ω-∞⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦⎰即对于相同的原始信号()mt 而言，对其直接进行频率调制和对其积分后再进行相位调制所得结果是等效的，均可以得到相对于原始信号()mt 的FM 信号，分别称为直接调频和间接调频；对其直接进行相位调制和对其微分后再进行频率调制所得结果是等效的，均可以得到相对于原始信号()mt 的PM 信号，分别称为直接调相和间接调相；直接调相和间接调频均通过调相器实现，其特点是频率稳定度高，但频率偏移较小，适用于窄带调制，直接调频和间接调相均通过调频器实现，其特点是频率偏移较大，但频率稳定度不高，适用于宽带调制。
利用MATLAB软件仿真PM通信系统
摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真技术是一个技术重点。
本文将着重讨论模拟通信系统中的调制解调系统的基本原理以及抗噪声性能，并在MA TLAB软件平台上仿真实现几种常见的模拟调制方式。
最常用最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。
常见的调幅（AM）、双边带（DSB）、残留边带（VSB）和单边带（SSB）等调制就是幅度调制的几个典型实例；而频率调制（FM）就是角度调制中被广泛采用的一种。
在线性调制系统中，文中将以调幅（AM）、双边带（DSB）和单边带（SSB）为说明对象，从原理等方面进行分析阐述并进行仿真分析；而在非线性调制中，以常用的调频（FM）和调相(PM)为说明对象，说明其调制原理，并进行举例仿真分析。
利用MATLAB对模拟调制系统进行仿真，将结合MATALB模块和Simulink工具箱的实现，并对仿真结果进行分析，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识。
关键词MATLAB 模拟通信系统调制解调仿真频谱分析信噪比Title Based on MATLAB analog modulation system simulationAbstractIn the development of communication technology, communication system simulation technology is a technical focus. This paper will focus on simulation of communication systems in the modem system and the basic principles of anti-noise performance and MATLAB simulation software platform to achieve some common analog modulation. The most important of the most commonly used analog modulation is the sine wave as a carrier perspective modulation and amplitude modulation. Common AM (AM), with bilateral (DSB), residual sideband (VSB) and single sideband (SSB) modulation, and so is the amplitude modulation of a few typical examples, and frequency modulation (FM) modulation in the point of view is widely used. Modulation of the online system, the text will be AM (AM), with bilateral (DSB) and single sideband (SSB) for that object, from the basic principles, and other aspects of analysis and simulation analysis on while in nonlinear Modulation, as commonly used FM (FM) and Phase Modulation (PM) for that target on its modulation principle, for example simulation and analysis. MATLAB simulation of the modulation system simulation, will combine MA TALB model block and Simulink toolbox the realization of the analysis and simulation results, thus better grasp of the analog modulation system knowledge.Key Words MATLAB simulation of communication systems modem simulation spectrum analysis SNR一、利用MATLAB软件仿真PM通信系统。
模拟调制系统FMPMFDM
4.3角度调制与解调的原理及抗噪声性能4.3.1角度调制原理角度调制分为频率调制（FM ）和相位调制（PM ）,即分别用原始基带信号的变化规律去改变高频正弦载波的频率或者相位。
1角度调制的一般原理s m t = Acos c t t其中：c^ t为已调信号的瞬时相位（rad）t为已调信号的瞬时相位偏移（rad）d（t）co + ----------------- _c dt 为已调信号的瞬时角频率（rad/s）d tdt 为已调信号的瞬时角频率偏移（rad/s）相位调制（PM）即已调信号的瞬时相位偏移随原始基带信号线性变化，亦即：t二k p m t，其中k p为调相灵敏度（rad/V）S PM（t）= Acos L⑷c t + k p m t）］频率调制（FM ）即已调信号的瞬时角频率偏移随原始基带信号线性变化，亦即：例: m t 二 A m COS m t ，则:s PM t 二 Acos c t k p m t二 Acos c t k p A m cos m t 贝S ： PM 信号最大瞬时相位偏移为''二k p A m PM 信号最大瞬时角频率偏移为 「’二k p A m，口 定义：调相指数 叫八［八m 二八f / fm则当 mt 二 A m COS m t 时，A 9= k p A m = m p 宀=kp A m m = m pSdtk f mt ，其中k f 为调频灵敏度rad /s VS FM t 二 Acos ct k f t m t dt—oOS PM t 二A COS c t m p COS m t- t i S FM t =A COS c t k f m t dt1 」1k f A m 、二A COS c t sin m t(°m 丿贝卩：FM信号最大瞬时相位偏移为k f A m/ mFM信号最大瞬时角频率偏移为k f A m 调频指数m f八/" m八f/ f m定义：则当mt 二A m cos m t 时，也® = k f m 二m f ；z二k f Am = m〃mS FM t 二A COS c t m f sin m t2角度调制信号的产生比较PM信号与FM信号的表达式可以发现:当k p = k f = k 时，S PM t 二A COSL c t km ttk m t dt—QO即对于相同的原始信号 m t 而言，对其直接进行频率调制 和 对其积分后再进行相位调制所得结果是等效的，均可以得到相对于原 始信号m t 的FM 信号，分别称为直接调频和间接调频；对其直 接进行相位调制和对其微分后再进行频率调制所得结果是等效的，均 可以得到相对于原始信号 m t 的PM 信号，分别称为直接调相和 间接调相；直接调相和间接调频均通过调相器实现， 其特点是频率稳 定度高，但频率偏移较小，适用于窄带调制，直接调频和间接调相均 通过调频器实现，其特点是频率偏移较大，但频率稳定度不高，适用 于宽带调制。
第4章模拟角度调制系统
d ( t) w , ( t) wdt dt
直接和间接调相
从以上分析可见，调频与调相并无本 质区别，两者之间可相互转换 实际上，相位调制器的最大调节范围 为 (- π,π)，因此直接调相和间接调频只适用 于窄带调制的情况.
2019/3/10
直接和间接调频
8
§4.2 窄带角调制
频率调制属于非线性调制，其频谱结构非常复杂，难于表述。通 常将调角引起的最大瞬时相位偏移远小于30o时，即一般认为满足
2019/3/10 13
窄带调相
窄带条件4－17满足时，
S ( t ) A cos[ w t K f ( t )] A cos w t AK f ( t ) sin w t NBPM c PM c PM c
频域表达式：
S ( w ) A [ ( w w ) ( w w )] NBPM c c jAK PM [ F ( w w ) F ( w w )] c c 2
可见：
1、窄带调相信号的频谱与常规幅度调制的信号频谱相似，（载波、 两个边带，且带宽也是调制信号f(t)的最高频率分量的两倍）
( w w 2、不同：窄带调相时，搬移到 w c 位置上的 F c)要相移90o, o (w w 搬移到－ w c 位置上的 F c)则相移 －90
2019/3/10
14
S ( w ) A [ ( w w ) ( w w )] AM 0 c c
c
负频率分量和正频率 分量相差180o
11
2019/3/10
三、单音调频
调制信号
f( t ) A cos w t m m
AA K m S ( t ) A cos w t FM [cos ( w w ) t cos ( w w ) t ] NB FM c c m c m 2 A m S ( t ) A cos w t [cos ( w w ) t cos ( w w ) t ] AM c c m c m 2
信号与系统-模拟角度调制系统
瞬时相位： (t) (t)dt ct KFM f (t)dt
sFM t A0 cosct 0 kFM f t dt
kFM ——调频灵敏度，单位为弧度/秒/伏。
调频波的瞬时频率偏移与f(t)成线性关系。
PM 信号和FM 信号波形如图所示：
满足窄带条件时
sNBFM t A cosct
A FM 1
2
cosc
m1t
A FM 1
2
c
m1t
AFM 2
2
cosc
m2 t
AFM 2
2
cosc
m2 t
有效频带宽度：若m2 m1 BNBFM 2m1
不满足窄带条件时：
sFM t A e j t
取其实部
A
J J e n FM1
f t Am1 cosm1t Am2 cosm2t
t c kFM Am1 cosm1t kFM Am2 cosm2t
t ct FM1 sin m1t FM 2 sin m2t
FM 1
kFM Am1
m1
FM 2
kFM Am 2 m 2
sFM t A cos ct FM1 sin m1t FM 2 sinm2t
有效带宽：（以单音调制为例）
调相波的有效带宽： BPM 2 PM 1 fm
窄带调相波的有效带宽： BPM 2 fm
调相波的的有效带宽与调制频率有关；而调频 波在调制频率变化时，有效带宽基本保持不变；
对于多音调制，调相波的有效带宽取决于最高调 制频率分量，而调频制不存在这个问题；在实际 应用中，调频制比调相制要广泛的多。
调频波的有效带宽：
理论上调频信号的带宽为无限宽。然而实际上各次边频
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
第03章 模拟调制系统(FM_PM)
调 制
器
器
sWBFM (t)
A cosct
间接调频框图
t
sNBFM (t) Acosct AK f m( )d sin ct
积分器应该有Kf的增益量
m(t)
积分器
Asin ct
sNBFM (t)
/2
A cosct
NBFM产生原理框图
窄带调频信号的调频指数一般都很小，为了实现宽带 调频，就采用倍频法提高调频指数。
dm(t) dt
max
f
Kp
2
d m(t)
dt
max
一般 与 f 都称为频率偏移，除非特别强调，一般不
区别。
②调制指数 m
定义：角度调制信号的总相角偏离未调载波总相角的 最大偏移量，即已调信号最大相位偏移。
m (t) max
对FM信号
t
m m f k f m( )d
对PM信号
0
max
m mp
窄带调频（NBFM）
K f
t
m(
)d
6
(或0.5)
窄带调相（NBPM）
K pm(t)
6
(或0.5)
1．窄带调频（NBFM）
FM信号的一般表示式为
sFM (t) Acos 2 fct K f
t
m(
)d
0
A1 0 0
t
sFM (t) cos[2 fct k f m( )d ] t cos 2 fct cos[k f m( )d ] t sin 2 fct sin[k f m( )d ]
4. 4. 3 调频信号的功率
FM信号是频率随基带信号变化的等幅高频振荡信号，其幅 度就是未调载波的幅度，所以，调频信号的平均功率为
FM调制解调系统设计与仿真
贵州大学明德学院《高频电子线路》课程设计报告题目：模拟角度调制系统学院：明德学院专业：电子信息工程班级：学号：姓名：周科远指导老师：宁阳2012年1月 1日《高频电子线路》课程设计任务书一、课程设计的目的高频电子线路课程设计是专业实践环节之一，是学习完《高频电子线路》课程后进行的一次全面的综合练习。
其目的让学生掌握高频电子线路的基本原理极其构造和运用，特别是理论联系实践，提高学生的综合应用能力。
二、课程设计任务课程设计一、高频放大器课程设计二、高频振荡器课程设计三、模拟线性调制系统课程设计四、模拟角度调制系统课程设计五、数字信号的载波传输课程设计六、通信系统中的锁相环调制系统共6个课题选择，学生任选一个课题为自己的课程设计题目，独立完成；具体内容按方向分别进行，不能有雷同；任务包括原理介绍、系统仿真、波形分析等；要求按学校统一的课程设计规范撰写一份设计说明书。
三、课程设计时间课程设计总时间1周（5个工作日）四、课程设计说明书撰写规范1、在完成任务书中所要求的课程设计作品和成果外，要撰写课程设计说明书1份。
课程设计说明书须每人一份，独立完成。
2、设计说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及附图或附件等材料。
3、题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用A4纸打印。
目录摘要 (I)ABSTRACT (II)一．课程设计的目的与要求 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2课程设计的要求 (1)二．FM调制解调系统设计 (2)2.1FM调制模型的建立 (3)2.2调制过程分析 (3)2.3FM解调模型的建立 (4)2.4解调过程分析 (5)2.5高斯白噪声信道特性 (6)2.6调频系统的抗噪声性能分析 (9)三．仿真实现 (10)3.1MATLAB源代码 (11)3.2仿真结果 (15)四．心得体会 (18)五．参考文献 (19)摘要FM在通信系统中的使用非常广泛。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
fc = 150; %载波频率
fs = 550; %采样频率
t = (0 :0.001:0.18); %时间区域
x = sin(3*pi*50*t); %调制信号
y = modulate(x,fc,fs,'FM');%对调制信号FM调制
z = modulate(x,fc,fs,'PM');%对调制信号PM调制
y1 = y + awgn(y,10,0);%y = awgn(x,SNR) 在信号x中加入高斯白噪声。
信噪比SNR以dB为单位。
x的强度假定为0dBW。
如果x是复数，就加入复噪声。
%y = awgn(x,SNR,SIGPOWER) 如果SIGPOWER是数值，则其代表以dBW为单位的信号强度；如果SIGPOWER为'measured'，则函数将在加入噪声之前测定信号强度。
z1 = z + awgn(z,10,0);%已调信号
plot(t,x);
title('调制信号波形图');
xlabel('t');
ylabel('x');
plot(t,y);
xlabel('t(s)');
ylabel('y');
title('FM波形图');
plot(t,z);
xlabel('t(s)');
ylabel('y');
title('PM波形图');
a=fft(x,1024); %对x进行傅利叶变换
f1=(0:length(a)-1)*fs/length(a) -fs/2;
%figure
b=fft(y1,1024); %对y1进行傅利叶变换--plot(f2,abs(b));
f2=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;
%figure
c=fft(z1,1024); %对y2进行傅利叶变换
f3=(0:length(c)-1)*fs/length(c) -fs/2;
plot(f1,abs(a));
xlabel('Frequence(Hz)');
ylabel('powerSpectrum(x)');
title('调制信号频谱图');
plot(f2,abs(b));
xlabel('Frequence(Hz)'); ylabel('Power Spectrum(y)');
title('FM频谱图');
plot(f3,abs(c));
xlabel('Frequence(Hz)'); ylabel('Power Spectrum(y)');
title('PM频谱图');。