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FM调制解调系统设计与仿真

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int_mt(1)=0; %对mt进行积分

for i=1:length(t)-1

int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt; end

sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);

%调制,产生已调信号

调制信号的时域图100-1000.5时间t载波的时域图11.510-100.5时间t已调信号的时域图100-1011.500.5时间t11.5

图3 FM调制

2.3 FM解调模型的建立

调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带调频信号,且需同步信号,故应用范围受限;而非相干解调不需同步信号,且对于NBFM信号和WBFM信号均适用,因此是FM系统的主要解调方式。在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。

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图4 FM解调模型

非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成,其方框图如图5所示。限幅器输入为已调频信号和噪声,限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变;带通滤波器的作用是用来限制带外噪声,使调频信号顺利通过。鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波,然后由包络检波器检出包络,最后通过低通滤波器取出调制信号。

2.4 解调过程分析

设输入调频信号为

St(t)?SFM(t)?Acos(?ct?Kf?m(?)d?)

??t微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波。微分器输出为

dSi(t)dSFM(t)Sd(t)??dtdt????c?Kfm(t)?sin(?ct?Kf?m(?)d?)??t

包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号。包络检波器输出为

So(t)?Kd??c?Kmf(t)??Kd?c?KdKmf(t)

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,是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度,Kd称为鉴频灵敏度(VHz)

经低通滤波器后加隔直流电容,隔除无用的直流,得

mo(t)?KdKfm(t)

微分器通过程序实现,代码如下:

for i=1:length(t)-1 %接受信号通过微分器处理 diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt; end

diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm)); %hilbert变换,求绝对值得到瞬

时幅度(包络检波)

通过M文件绘制出两种不同信噪比解调的输出波形如下:

调制信号的时域图50-500.511.5时间t无噪声条件下已调信号的时域图50-500.511.5时间t无噪声条件下解调信号的时域图50-500.5时间t11.5

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图5 FM解调

2.5 高斯白噪声信道特性

设正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为

r(t)?Acos(?ct??)?n(t)

其中,白噪声n(t)的取值的概率分布服从高斯分布。

MATLAB本身自带了标准高斯分布的内部函数randn。randn函数产生的随机序列服从均值为m?0,方差?2?1的高斯分布。

正弦波通过加性高斯白噪声信道后的信号为

r(t)?Acos(?ct??)?n(t)

故其有用信号功率为

A2S?2噪声功率为

N??2

信噪比SN满足公式

B?10log10(S)

N则可得到公式

??2A22?10B10

我们可以通过这个公式方便的设置高斯白噪声的方差。

在本仿真过程中,我们选择了10db和30db两种不同信噪比以示区别,其

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时域图如图7和图8。

调制信号的时域图50-500.511.5时间t无噪声条件下已调信号的时域图50-500.511.5时间t无噪声条件下解调信号的时域图50-500.5时间t11.5

图6 无噪声条件下已调信号的时域图

调制信号的时域图50-500.511.5时间t含小信噪比高斯白噪声已调信号的时域图50000-5000050010001500时间t含小信噪比高斯白噪声解调信号的时域图200-2000.5时间t11.5

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