XX学
课 程 设 计 报 告
课程名称： 通信系统课程设计
设计名称： 基MATLABFM通信系统设计
姓 名：
学 号
班 级： 通信班
指导教师：
起止日期： 2013620201376
XX学信息工程学院
课 程 设 计 务 书
学生班级： 通信班 学生姓名： 学号：
设计名称： 基MATLABFM通信系统仿真
起止日期： 2013062020130706 指导教师：
设计求：
1)FM通信系统整体深入理解画出应通信系统原理框图
2）提出仿真方案FM模拟输入信号m(t)进行调制解调
3）完成仿真软件设计演示
4）提交详细设计报告
课 程 设 计 学 生 日 志
时间
设计容
2013062020130622
载课程设计题目理解题目求预览相关资料
2013062220130623
准备课程设计软件根设计求确定相应方案
2013062420130630
查阅资料软件实现功设计求
2013063020130703
调试程序发现足处完善功求
2013070320130704
求完成设计报告书写
2013076
答辩
课 程 设 计 评 语 表
指导教师评语：
成绩： 指导教师：
年 月 日
基MATLABFM通信系统仿真
摘
次课程设计题目：基MATLABFM通信系统仿真设计基容分步骤：设计目意义设计原理详细设计步骤设计结果分析设计体会参考文献次课程设计谓次练兵机会毕竟专业课项目调制解调日常生活中常原理知识 认真完成次务关键词：MATLABFM通信系统系统仿真
二设计目意义
（1）掌握模拟系统FM调制解调原理
（2）掌握模拟角度调制系统仿真实现FMPM调制解调设计方法求信道AWGN信道画出调制信号已调信号波形图频谱图
（3）掌握matlab分析系统时域频域特性方法进步锻炼应matlab进行编程仿真力
（4）调制解调FM模拟系统仿真实现相关功
三设计原理
通信系统中般需信号进行相应调制利信号信道传输调制原始信号控制高频振荡信号某参数原始信号变化成规律变化调制分线性调制非线性调制线性调制AMDSBSSBVSB等非线性调制FMPM等里讨FM调制通信系统
图1 模拟通信系统模型
调制器 信号信道相匹配 便频分复等发滤波器 滤调制器输出信号收滤波器 滤信号频带外噪声般设N(t)高斯白噪声Ni(t)窄带白噪声
1FM调制原理
角调制线性调制角调制中已调信号调制信号频谱间线性关系产生出新频谱搬移新频率分量呈现非线性特性成非线性调制FM调制中瞬时角频率关调制信号线性函数
瞬时角频率偏移量
瞬时角频率 频偏指数
调频信号
调制信号单频余弦时调制信号
调频指数
调制信号信号产生
图 2
图 3
图2调频信号直接产生图3调频信号间接产生间接产生方法中实际调相相位调节器范围（）间接调频相位偏移频率偏移窄调制情况直接调频常宽带调制情况
窄带角频率调制时瞬时相位偏移远30°
调频信号时域表达式 窄带调制时
假设调制线号频谱F(W)假设飞f（t）均值零傅氏变换
时调频信号带宽调制信号两倍
相应图形：
调制信号频谱
已调信号频谱
2解调原理
1）非相干解调
调频信号瞬时频率正调制信号幅度调制信号调节器必须产生正输入频率输出电压输入调制信号
解调器输出应
简单解调器鉴频器原理图：
包络检波输出 m0(t) 鉴频器灵敏度微分器包络检波构成鉴频器
2）相干解调
窄带调频信号分解相分量正交分量线性调制中相干解调进行解调原理图：
相器
低通滤波器
微分器
带通滤波器
Si(t) Sp(t) So(t)
带通滤波器作抑制信号带宽外噪声低通滤波器输出
图示相干解调法适窄带调频
3调频系统抗噪声性
讨非相干解调抗噪声性已知输入信号输入功率 输入噪声信噪非相干解调解调器输入端调频信号噪声叠加信噪情况解调器输出端信噪
考虑单频余弦信号调制信噪情况信噪增益
单频时带宽增益化解 出性噪增益调频指数三次方成正加调频指数调频系统抗噪声性改善
四详细设计步骤
1 产生调制信号载波信号画出相应时域图频域图
图41
图42
图43
2 利modulate函数产生调制信号
图44
图45
3 调制信号进行解调
图46
图47
4 信道中加入加性高斯白噪声绘制调频信号时域图频域图
图48
图49
5绘制加噪声调频信号解调时域图频域图
图50
图51
五设计结果分析
1已调制未加噪声调频信号言已调制时域图中出现疏密交错变化规律理实际应调制信号波峰处波形密应调制信号波谷处波形疏图41图42示
2图45知输入调制信号通调制波形发生明显变化原规正弦信号变成规起伏波动图形调制图形没原正弦信号般圆滑出现十分尖锐突起说明正弦信号通FM调制波形发生明显改变通频谱图较出FM调制原正弦信号频谱原位置通移动调制波形调制波形调制前完全证明FM调制线性调制非线性
3 改变抽样频率抽样频率低调制信号时法出信号波形奈奎斯特定义知道抽样频率低两倍调制信号频率时信号会混叠失真
4加入噪声时域波形原时域波形相波形明显失真波形仅原波形般规曲线间出现未链接起断裂着信噪增原波形相似度增说信噪越噪声信号影响变加入噪声图形未加入噪声中出噪声时域图变化明显频域图变化更突出白噪声整频谱频点量常数基恒定时域影响更
六总结
课程设计段时间遇问题：
1）MATLAB中函数理解够MATLAB够熟练单学MATLAB基础知识花少时间信号调制时开始知道modulate函数未调制信号进行调制辛苦网找堆程序完成调制程学交流简化程序利完成信号调制
2）做时域频域变化步骤时利傅立叶函数进行变化刚开始完全知手书籍DFTIFFT函数明白意思问学FFT时域直接频域进行变化完成时域频域转换
3）次课程设计中遇棘手问题MATLAB软件语言然FM调制定理解相应语言表示出FM调制程程序方面通网络方面收集进行整理分析综合成相关程序求利完成次课程设计
七体会
次课程设计仅学东西加FM调制MATLAB软件解然设计时遇许难题通努力学起探讨逐步课题更加深入解刚开始做FM调制原理没搞清楚书籍知识理解皮毛MATLAB软件语言会然数字信号处理程中学仅仅停留表面会简单调试未进行深入学增加次设计难度通相关书籍阅读老师交流老师学帮助完成课程设计基求
八参考文献
[1] 曹志刚钱亚生 现代通信原理清华学出版社
[2] 程培青数字信号处理清华学出版社
[3] 梁虹梁洁陈跃翘 信号系统分析MATLAB实现 电子工业出版社
[4] 聂翔飞王海宝 MATLAB程序设计信号处理中应 西南交通
学出版社
[5] 邹传云高频电子线路 清华学出版社
[6] 百度文库等网资源
九 仿真代码
echo off
close all
clear all
clc
调制信号产生
dt0001
t15dt15 产生时间量
Am3 设定调制信号幅度
fm5 设定调制信号频率
MtAm*cos(2*pi*fm*t) 生成调制信号
figure(1)
plot(tMt)
xlabel(＇t＇)
title(＇调制信号时域图M(t)＇)
fc50 设定载波频率
Ct10*cos(2*pi*fc*t) 生成载波
figure(2)
plot(tCt) 设定调频指数
xlabel(＇t＇)
title(＇载波信号时域图C(t)＇)
fs1000
Sfmmodulate(Mtfcfs＇FM＇) 产生已调信号
*****调制信号m(t)求傅里叶变换****
ts0001 抽样间隔
fs1ts 抽样频率
df025 需频率分辨率求傅里叶变换
时表示FFT频率间隔
MtAm*cos(2*pi*fm*t) 原调信号
fs1ts
if nargin2 nargin获取输入参数
n10
else
n1fsdf
end
n2length(Mt)
n2^(max(nextpow2(n1)nextpow2(n2)))
Mfft(Mtn)
Mt[Mtzeros(1nn2)]
df1fsn 程序调制信号求傅里变换
MMfs 缩放便频铺图整体观察
f[0df1df1*(length(Mt)1)]fs2 时间量应频率量
figure(11)
plot(fabs(fftshift(M))) fftshiftFFT中DC分量移频谱中心
xlabel(＇频率f＇)
title(＇调制信号频谱图＇)
figure(3)
plot(tSfm)
xlabel(＇t＇)
title(＇调频信号时域图＇)
axis([0 15 2 2])
bfft(Sfm1024) N1024数点数
f(0length(b)1)*fslength(b)fs2
figure(4)
plot(fabs(fftshift(b))) FM信号频谱图
xlabel(＇频率分量(Hz)＇) 频率分量
ylabel(＇频率谱量(y)＇) 频率谱量
title(＇调频信号频谱图＇)
调频信号解调
nsfmSfm
for i1length(t)1 接受信号通微分器处理
dift_nsfm(i)(nsfm(i+1)nsfm(i))dt
end
dift_nsfmn abs(hilbert(dift_nsfm)) hilbert变换求绝值瞬时幅度（包络检波）
zero(max(dift_nsfmn)min(dift_nsfmn))2
dift_nsfmn1dift_nsfmnzero
figure(5)
绘制噪声条件解调信号时域图
plot((1length(dift_nsfmn1))1000dift_nsfmn1400＇r＇)
xlabel(＇时间t＇)
title(＇噪声条件解调信号时域图＇)
已解调信号进行傅氏变换
xfft(dift_nsfmn11024)
f(0length(x)1)*fslength(x)fs2
xx1000
figure(6)
plot(fabs(fftshift(x)) ＇r＇)
xlabel(＇频率f＇)
title(＇已解调信号频谱图＇)
噪声情况调频信号
am3
fm5
fc 50 载波频率
fs 1000 采样频率
t (0 0001015) 时间区域
mtam*cos(2*pi*fm*t) 输入信号
sfm modulate(mtfcfs＇FM＇) 调制信号
y1 sfm + awgn(sfm100) FM信号加入噪声
figure(7)
plot(ty1) FM信号时域图
xlabel(＇t(s)＇)ylabel(＇sfm＇)
title(＇加噪声调频信号时域图性噪SNR10＇)
axis([0 015 25 25])
bfft(y11024)
f(0length(b)1)*fslength(b) fs2
figure(8)
plot(fabs(fftshift(b))) FM信号频谱图
xlabel(＇频率分量(Hz)＇) 频率分量
ylabel(＇频率谱量(y)＇) 频率谱量
title(＇加噪声调频信号频谱图＇)
加性噪声调频信号进行解调
ny1y1
for i1length(t)1 接受信号通微分器处理
dift_ny1(i)(ny1(i+1)ny1(i))dt
end
dift_ny1n abs(hilbert(dift_ny1)) hilbert变换求绝值瞬时幅度（包络检波）
zero(max(dift_ny1n)min(dift_ny1n))2
dift_ny1n1dift_ny1nzero
figure(9)
绘制噪声条件解调信号时域图
plot((1length(dift_ny1n1))1000dift_ny1n1400＇r＇)
xlabel(＇时间t＇)
title(＇加性噪声条件解调信号时域图＇)
已解调信号进行傅氏变换
xfft(dift_ny1n11024)
f(0length(x)1)*fslength(x) fs2
xx1000
figure(10)
plot(fabs(fftshift(x)))
xlabel(＇频率f＇)
title(＇加噪声已解调信号频谱图＇)
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XX学
课 程 设 计 报 告
课程名称： 通信系统课程设计
设计名称： 基MATLABFM通信系统设计
姓 名：
学 号
班 级： 通信班
指导教师：
起止日期： 2013620201376
XX学信息工程学院
课 程 设 计 务 书
学生班级： 通信班 学生姓名： 学号：
设计名称： 基MATLABFM通信系统仿真
起止日期： 2013062020130706 指导教师：
设计求：
1)FM通信系统整体深入理解画出应通信系统原理框图
2）提出仿真方案FM模拟输入信号m(t)进行调制解调
3）完成仿真软件设计演示
4）提交详细设计报告
课 程 设 计 学 生 日 志
时间
设计容
2013062020130622
载课程设计题目理解题目求预览相关资料
2013062220130623
准备课程设计软件根设计求确定相应方案
2013062420130630
查阅资料软件实现功设计求
2013063020130703
调试程序发现足处完善功求
2013070320130704
求完成设计报告书写
2013076
答辩
课 程 设 计 评 语 表
指导教师评语：
成绩： 指导教师：
年 月 日
基MATLABFM通信系统仿真
摘
次课程设计题目：基MATLABFM通信系统仿真设计基容分步骤：设计目意义设计原理详细设计步骤设计结果分析设计体会参考文献次课程设计谓次练兵机会毕竟专业课项目调制解调日常生活中常原理知识 认真完成次务关键词：MATLABFM通信系统系统仿真
二设计目意义
（1）掌握模拟系统FM调制解调原理
（2）掌握模拟角度调制系统仿真实现FMPM调制解调设计方法求信道AWGN信道画出调制信号已调信号波形图频谱图
（3）掌握matlab分析系统时域频域特性方法进步锻炼应matlab进行编程仿真力
（4）调制解调FM模拟系统仿真实现相关功
三设计原理
通信系统中般需信号进行相应调制利信号信道传输调制原始信号控制高频振荡信号某参数原始信号变化成规律变化调制分线性调制非线性调制线性调制AMDSBSSBVSB等非线性调制FMPM等里讨FM调制通信系统
图1 模拟通信系统模型
调制器 信号信道相匹配 便频分复等发滤波器 滤调制器输出信号收滤波器 滤信号频带外噪声般设N(t)高斯白噪声Ni(t)窄带白噪声
1FM调制原理
角调制线性调制角调制中已调信号调制信号频谱间线性关系产生出新频谱搬移新频率分量呈现非线性特性成非线性调制FM调制中瞬时角频率关调制信号线性函数
瞬时角频率偏移量
瞬时角频率 频偏指数
调频信号
调制信号单频余弦时调制信号
调频指数
调制信号信号产生
图 2
图 3
图2调频信号直接产生图3调频信号间接产生间接产生方法中实际调相相位调节器范围（）间接调频相位偏移频率偏移窄调制情况直接调频常宽带调制情况
窄带角频率调制时瞬时相位偏移远30°
调频信号时域表达式 窄带调制时
假设调制线号频谱F(W)假设飞f（t）均值零傅氏变换
时调频信号带宽调制信号两倍
相应图形：
调制信号频谱
已调信号频谱
2解调原理
1）非相干解调
调频信号瞬时频率正调制信号幅度调制信号调节器必须产生正输入频率输出电压输入调制信号
解调器输出应
简单解调器鉴频器原理图：
包络检波输出 m0(t) 鉴频器灵敏度微分器包络检波构成鉴频器
2）相干解调
窄带调频信号分解相分量正交分量线性调制中相干解调进行解调原理图：
相器
低通滤波器
微分器
带通滤波器
Si(t) Sp(t) So(t)
带通滤波器作抑制信号带宽外噪声低通滤波器输出
图示相干解调法适窄带调频
3调频系统抗噪声性
讨非相干解调抗噪声性已知输入信号输入功率 输入噪声信噪非相干解调解调器输入端调频信号噪声叠加信噪情况解调器输出端信噪
考虑单频余弦信号调制信噪情况信噪增益
单频时带宽增益化解 出性噪增益调频指数三次方成正加调频指数调频系统抗噪声性改善
四详细设计步骤
1 产生调制信号载波信号画出相应时域图频域图
图41
图42
图43
2 利modulate函数产生调制信号
图44
图45
3 调制信号进行解调
图46
图47
4 信道中加入加性高斯白噪声绘制调频信号时域图频域图
图48
图49
5绘制加噪声调频信号解调时域图频域图
图50
图51
五设计结果分析
1已调制未加噪声调频信号言已调制时域图中出现疏密交错变化规律理实际应调制信号波峰处波形密应调制信号波谷处波形疏图41图42示
2图45知输入调制信号通调制波形发生明显变化原规正弦信号变成规起伏波动图形调制图形没原正弦信号般圆滑出现十分尖锐突起说明正弦信号通FM调制波形发生明显改变通频谱图较出FM调制原正弦信号频谱原位置通移动调制波形调制波形调制前完全证明FM调制线性调制非线性
3 改变抽样频率抽样频率低调制信号时法出信号波形奈奎斯特定义知道抽样频率低两倍调制信号频率时信号会混叠失真
4加入噪声时域波形原时域波形相波形明显失真波形仅原波形般规曲线间出现未链接起断裂着信噪增原波形相似度增说信噪越噪声信号影响变加入噪声图形未加入噪声中出噪声时域图变化明显频域图变化更突出白噪声整频谱频点量常数基恒定时域影响更
六总结
课程设计段时间遇问题：
1）MATLAB中函数理解够MATLAB够熟练单学MATLAB基础知识花少时间信号调制时开始知道modulate函数未调制信号进行调制辛苦网找堆程序完成调制程学交流简化程序利完成信号调制
2）做时域频域变化步骤时利傅立叶函数进行变化刚开始完全知手书籍DFTIFFT函数明白意思问学FFT时域直接频域进行变化完成时域频域转换
3）次课程设计中遇棘手问题MATLAB软件语言然FM调制定理解相应语言表示出FM调制程程序方面通网络方面收集进行整理分析综合成相关程序求利完成次课程设计
七体会
次课程设计仅学东西加FM调制MATLAB软件解然设计时遇许难题通努力学起探讨逐步课题更加深入解刚开始做FM调制原理没搞清楚书籍知识理解皮毛MATLAB软件语言会然数字信号处理程中学仅仅停留表面会简单调试未进行深入学增加次设计难度通相关书籍阅读老师交流老师学帮助完成课程设计基求
八参考文献
[1] 曹志刚钱亚生 现代通信原理清华学出版社
[2] 程培青数字信号处理清华学出版社
[3] 梁虹梁洁陈跃翘 信号系统分析MATLAB实现 电子工业出版社
[4] 聂翔飞王海宝 MATLAB程序设计信号处理中应 西南交通
学出版社
[5] 邹传云高频电子线路 清华学出版社
[6] 百度文库等网资源
九 仿真代码
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调制信号产生
dt0001
t15dt15 产生时间量
Am3 设定调制信号幅度
fm5 设定调制信号频率
MtAm*cos(2*pi*fm*t) 生成调制信号
figure(1)
plot(tMt)
xlabel(＇t＇)
title(＇调制信号时域图M(t)＇)
fc50 设定载波频率
Ct10*cos(2*pi*fc*t) 生成载波
figure(2)
plot(tCt) 设定调频指数
xlabel(＇t＇)
title(＇载波信号时域图C(t)＇)
fs1000
Sfmmodulate(Mtfcfs＇FM＇) 产生已调信号
*****调制信号m(t)求傅里叶变换****
ts0001 抽样间隔
fs1ts 抽样频率
df025 需频率分辨率求傅里叶变换
时表示FFT频率间隔
MtAm*cos(2*pi*fm*t) 原调信号
fs1ts
if nargin2 nargin获取输入参数
n10
else
n1fsdf
end
n2length(Mt)
n2^(max(nextpow2(n1)nextpow2(n2)))
Mfft(Mtn)
Mt[Mtzeros(1nn2)]
df1fsn 程序调制信号求傅里变换
MMfs 缩放便频铺图整体观察
f[0df1df1*(length(Mt)1)]fs2 时间量应频率量
figure(11)
plot(fabs(fftshift(M))) fftshiftFFT中DC分量移频谱中心
xlabel(＇频率f＇)
title(＇调制信号频谱图＇)
figure(3)
plot(tSfm)
xlabel(＇t＇)
title(＇调频信号时域图＇)
axis([0 15 2 2])
bfft(Sfm1024) N1024数点数
f(0length(b)1)*fslength(b)fs2
figure(4)
plot(fabs(fftshift(b))) FM信号频谱图
xlabel(＇频率分量(Hz)＇) 频率分量
ylabel(＇频率谱量(y)＇) 频率谱量
title(＇调频信号频谱图＇)
调频信号解调
nsfmSfm
for i1length(t)1 接受信号通微分器处理
dift_nsfm(i)(nsfm(i+1)nsfm(i))dt
end
dift_nsfmn abs(hilbert(dift_nsfm)) hilbert变换求绝值瞬时幅度（包络检波）
zero(max(dift_nsfmn)min(dift_nsfmn))2
dift_nsfmn1dift_nsfmnzero
figure(5)
绘制噪声条件解调信号时域图
plot((1length(dift_nsfmn1))1000dift_nsfmn1400＇r＇)
xlabel(＇时间t＇)
title(＇噪声条件解调信号时域图＇)
已解调信号进行傅氏变换
xfft(dift_nsfmn11024)
f(0length(x)1)*fslength(x)fs2
xx1000
figure(6)
plot(fabs(fftshift(x)) ＇r＇)
xlabel(＇频率f＇)
title(＇已解调信号频谱图＇)
噪声情况调频信号
am3
fm5
fc 50 载波频率
fs 1000 采样频率
t (0 0001015) 时间区域
mtam*cos(2*pi*fm*t) 输入信号
sfm modulate(mtfcfs＇FM＇) 调制信号
y1 sfm + awgn(sfm100) FM信号加入噪声
figure(7)
plot(ty1) FM信号时域图
xlabel(＇t(s)＇)ylabel(＇sfm＇)
title(＇加噪声调频信号时域图性噪SNR10＇)
axis([0 015 25 25])
bfft(y11024)
f(0length(b)1)*fslength(b) fs2
figure(8)
plot(fabs(fftshift(b))) FM信号频谱图
xlabel(＇频率分量(Hz)＇) 频率分量
ylabel(＇频率谱量(y)＇) 频率谱量
title(＇加噪声调频信号频谱图＇)
加性噪声调频信号进行解调
ny1y1
for i1length(t)1 接受信号通微分器处理
dift_ny1(i)(ny1(i+1)ny1(i))dt
end
dift_ny1n abs(hilbert(dift_ny1)) hilbert变换求绝值瞬时幅度（包络检波）
zero(max(dift_ny1n)min(dift_ny1n))2
dift_ny1n1dift_ny1nzero
figure(9)
绘制噪声条件解调信号时域图
plot((1length(dift_ny1n1))1000dift_ny1n1400＇r＇)
xlabel(＇时间t＇)
title(＇加性噪声条件解调信号时域图＇)
已解调信号进行傅氏变换
xfft(dift_ny1n11024)
f(0length(x)1)*fslength(x) fs2
xx1000
figure(10)
plot(fabs(fftshift(x)))
xlabel(＇频率f＇)
title(＇加噪声已解调信号频谱图＇)
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