基于MATLAB的FM調(diào)制實現(xiàn)

1、MATLAB建模與仿真 題 目 基于MATLAB的FM調(diào)制實現(xiàn) 學 院 信息工程學院 專 業(yè) 通信工程 班 級 11通信工程 學 號 11031 姓 名 指導教師 一、FM調(diào)制原理： FM屬于角度調(diào)制，角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。在本實驗中使用正弦信號作為基帶信號進行調(diào)制的分析. 頻率調(diào)制的一般表達式1為： FM調(diào)制是相位偏移隨（）的積分呈線性變化。FM調(diào)制模型的建立圖1 FM調(diào)制模型其中，為基帶調(diào)制信號，設調(diào)制信號為設正弦載波為信號傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為。發(fā)送m(

2、t)信息源m(t)m(t)m(t)FM調(diào)制器信道FM解調(diào)器接收圖2 總體模型二 調(diào)制過程的分析：在調(diào)制時，調(diào)制信號的頻率去控制載波的頻率的變化，載波的瞬時頻偏隨調(diào)制信號成正比例變化，即式中，為調(diào)頻靈敏度（）。這時相位偏移為則可得到調(diào)頻信號為FM調(diào)制 1. 對FM調(diào)制信號的頻譜分析 clear allts=0.00125; %信號抽樣時間間隔t=0:ts:10-ts; %時間向量am=10;fs=1/ts; %抽樣頻率df=fs/length(t); %fft的頻率分辨率msg=am*cos(2*pi*10*0:0.01:0.99); msg1=msg'*ones(1,fs/10); %

3、擴展成取樣信號形式msg2=reshape(msg1.',1,length(t);Pm=fft(msg2); %求消息信號的頻譜f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(3,1,1)plot(t,fft(abs(Pm)title('消息信號頻譜')m=fft(msg,1024); %對msg進行傅利葉變換N=(0:length(m)-1)*fs/length(m)-fs/2;subplot(3,1,2)plot(N,abs(m); %調(diào)制信號頻譜圖title('調(diào)制信號頻譜')int_msg(1)=0; %消息信號積分for ii=1:le

4、ngth(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts;endkf=50;fc=250; %載波頻率Sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %調(diào)頻信號Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信號頻譜subplot(3,1,3);plot(f,fftshift(abs(Pfm) % 畫出已調(diào)信號頻譜title('FM信號頻譜')Pc=sum(abs(Sfm).2)/length(Sfm) %已調(diào)信號功率Ps=sum(abs(msg2).2)/length(msg2) %消息信號功率fm=50;beta

5、f=kf*max(msg)/fm % 調(diào)制指數(shù)W=2*(betaf+1)*fm % 調(diào)制信號帶寬用FFT函數(shù)進行傅利葉變換，進行傅立葉變化便分別得到調(diào)制信號與調(diào)制之后的FM信號的頻譜圖如下： 圖2-5通過頻譜圖的對照比較我們可以看出FM調(diào)制并不是使原正弦信號的頻譜在原來位置上通過移動得到調(diào)制波形，調(diào)制后的波形與調(diào)制前的完全不同，這證明FM調(diào)制并不是線性的，而是非線性的。由圖像可知fft變換出來的圖形是左右對稱的。 2.改變采樣頻率對調(diào)制信號進行分析 采樣頻率分別為100HZ，200HZ，400HZ，800HZ時的時域信號波形采樣頻率分別為100HZ，200HZ，400HZ，800HZ時的頻域信

6、號波形載波頻率不變，改變采樣頻率后，如果將采樣頻率取的太小，到小于兩倍的載波頻率，MATLAB軟件將不能輸出波形，說明采樣頻率只有在大于兩倍載波在頻域內(nèi)，信號的能量主要集中在采樣頻率為|100|HZ的范圍內(nèi)，可以看出采用等位置采樣方法進行周期采樣, 頻率隨機波動的大小不會產(chǎn)生譜分析誤差，當頻率隨機波動水平較大時,不僅會導致功率譜峰值的顯著降低,。3加入噪聲，繪制出加入噪聲后的FM信號的時頻圖，并對其進行分析噪聲對信號的影響。設其載波頻率fc = 150; 采樣頻率fs = 800; 調(diào)制信號x = sin(2*pi*30*t); FM信號y = modulate(x,fc,fs,'FM

7、'); 利用y1 = y + awgn(y,1,0);加入噪聲。得到其時域波形圖如下：FM信號加入噪聲的時域波形圖通過b=fft(y1,1024)；f=(0:length(b)-1)*fs/length(b) -fs/2;對y進行傅利葉變換，得到加入噪聲后的FM信號頻譜為： FM信號加入噪聲的頻譜圖通過對函數(shù)y1 = y + awgn(y,10,0)改變信噪比后，信噪比由1變?yōu)?0，得到信噪比為10的時域圖為： 信噪比改為10的時域圖頻譜圖為： 信噪比改為10的頻域圖通過對函數(shù)y1 = y + awgn(y,20,0)改變信噪比后，信噪比由10變?yōu)?0，得到信噪比為20的時域圖為： 信

8、噪比改為20的時域圖頻域圖為：信噪比改為20的頻域圖 加入噪聲后時域波形與原來的時域波形相比，波形明顯失真，波形不僅不如原本波形般規(guī)則，而且曲線之間還出現(xiàn)了為鏈接在一起的斷裂，但隨著信噪比的增大，與原有的波形的相似度也增大了，說信噪比越大，噪聲對信號的影響也變小了。從加入噪聲的圖形與未加入噪聲的對比中我們還可以看出噪聲對時域圖的變化明顯比頻域圖的變化更為突出，白噪聲在整個頻譜內(nèi)每個頻點的能量為常數(shù)，且基本恒定，所以他對于時域的影響更大。通過對噪聲的理解我們可以知道對于調(diào)頻系統(tǒng)來說，增加傳輸帶寬就可以改善抗噪聲性能。調(diào)頻方式的這種以帶寬取信噪比的特性是十分有益的4分析信噪聲比大于多少的情況下，噪聲會完全淹沒在信號中，在接收端，解調(diào)出來的信