现代通信原理课程
设计报告
设计题目： 题目 2 专业班级： 学 号： 2010101026 姓 名：刘敬亚 任课教师： 设计时间：
题目2
一、设计任务与要求
1、设计目的
使用。
（2）根据设计要求，查阅相关资料，掌握模拟信号的调频与解调技术， 培养自主学习能力。
（3）熟悉调频信号的产生及解调的计算机仿真方法。 2、设计任务
设输入信号为m(t)?2cos2?t 。载波中心频率为fc=10hz ，调频器的压控振荡系数为5hz/v，载波平均功率为1w。 （1）画出调频信号的波形； （2）画出调频信号的幅度谱；
（3）用鉴频器解调该调频信号，并于输出信号比较。
（1）学习matlab软件的基本使用方法，掌握matlab语句及各种函数的
二、设计任务分析
1、fm原理：
在连续波调制中，载波可表示为：
c(t)?acos(?ct??)
其中复读a、角频率?c和相位?这三个参数都可以用来携带信息而构成调制信号。如果幅度a和角频率?c保持不变，而瞬时角频率是调制信号f(t)的线性函数时，这种调制方式称为频率调制。此时瞬时角频率偏移为
???2?kff(t)
瞬时角频率为
???c?2?kff(t)
式中kf称为频偏常数，有时也称为调频器的灵敏度，单位为hz/v。 调频波的瞬时相位为
?(t)??ct?2?kf?f(?)d? 因此，调频波的时间表示为sfm(t)?acos[?ct?2?kf?f(?)d?] 调频信号的鉴频法解调（微分+包络解调）：
通过包络解调后得到f(t).
调频信号的带宽：b?2?fmax?2fm?2(?f?1)fm ， ?f?2、 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。
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。 3、解调过程分析： 设输入调频信号为
kfa
fm
??
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
st(t)?sfm(t)?acos(?ct?kf?m(?)d?)
dsi(t)dsfm(t)sd(t)??
dtdt
????c?kfm(t)?sin(?ct?kf?m(?)d?)
??t
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?kfm(t)??
kd?c?kdkfm(t)，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（v） 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)
三、设计结果和分析
程序代码：
close all; clear all; fc=10; kf=5; dt=0.001; t=5; t=0:dt:t; %信源 fm=1; a=sqrt(2); %幅度
mt=a*cos(2*pi*fm*t); %信源信号 %fm调制
mj=1/2/pi/fm*sin(2*pi*fm*t); %mt的积分函数 fmt=a*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*mj); figure(1) subplot(311); plot(t,fmt);hold on; plot(t,mt,r--); %包络
title(调制信号波形);xlabel(t); subplot(312) [f sf]=fft(t,fmt) plot(f,abs(sf)); axis([-25 25 0 3])
title(调频信号幅度谱);xlabel(f); %fm解调 n=length(fmt);dfmt=zeros(1,n); for k=1:n-1
dfmt(k)=(fmt(k+1)-fmt(k))/dt; end
envlp=a*2*pi*kf*mt+a*2*pi*fc; subplot(313); plot(t,dfmt);hold on; plot(t,envlp,r--); %包络
title(调频信号微分后包络);xlabel(t);
仿真图形：
结果分析：
调频fm指的是使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。当调制信号变小时载波的瞬时频率减小，从而得到的调频信号的频率变小，周期变大。调频信号的频谱是对调制信号进行的频谱搬移将频谱搬移到所需较高频带fc上，从而满足信号的传输需要。解调即调制的逆过程，从已调信号中不失真地恢复出原始基带信号。信号在信道中传输时会有噪声影响，从而会引起信号的失真。
四、结论
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，并分别绘制出调制信号、调频信号幅度谱，再进一步用鉴频器解调该调频信号并用matlab生成图形。通过该课程设计，达到了实现fm信号调制和解调系统仿真的目的。
这次实验设计使我受益匪浅，通过这次实验，我更进一步的理解了模拟信号的调频和解调原理，通过仿真将抽象的理论知识化为具体的模型和图形。这使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在这次实验设计中，通过自主学习，利用网络、图书馆等资源，使我对课本知识有了再一
次的学习和认识，并得到新的体会。通过用matlab编程，我进一步地掌握了matlab的一些基本用法和语句，为以后的相关学习打下了基础，同时也让我意识到自主学习的重要性和必要性。
五、参考文献
1. 樊昌信等.《通信原理（第六版）》. 北京：国防工业出版社,2006.2
2. 郭文彬，桑林等 .《通信原理——基于 matlab 的计算机仿真》.北京邮电大学出 版社.2006.6
3. 曹志刚等. 《现代通信原理》.北京：清华大学出版社,1992.8月
4. 罗军辉等.《matlab7.0在数字信号处理中的应用》. 北京：机械工业出版社
现代通信原理课程
设计报告
设计题目： 题目 2 专业班级： 学 号： 2010101026 姓 名：刘敬亚 任课教师： 设计时间：
题目2
一、设计任务与要求
1、设计目的
使用。
（2）根据设计要求，查阅相关资料，掌握模拟信号的调频与解调技术， 培养自主学习能力。
（3）熟悉调频信号的产生及解调的计算机仿真方法。 2、设计任务
设输入信号为m(t)?2cos2?t 。载波中心频率为fc=10hz ，调频器的压控振荡系数为5hz/v，载波平均功率为1w。 （1）画出调频信号的波形； （2）画出调频信号的幅度谱；
（3）用鉴频器解调该调频信号，并于输出信号比较。
（1）学习matlab软件的基本使用方法，掌握matlab语句及各种函数的
二、设计任务分析
1、fm原理：
在连续波调制中，载波可表示为：
c(t)?acos(?ct??)
其中复读a、角频率?c和相位?这三个参数都可以用来携带信息而构成调制信号。如果幅度a和角频率?c保持不变，而瞬时角频率是调制信号f(t)的线性函数时，这种调制方式称为频率调制。此时瞬时角频率偏移为
???2?kff(t)
瞬时角频率为
???c?2?kff(t)
式中kf称为频偏常数，有时也称为调频器的灵敏度，单位为hz/v。 调频波的瞬时相位为
?(t)??ct?2?kf?f(?)d? 因此，调频波的时间表示为sfm(t)?acos[?ct?2?kf?f(?)d?] 调频信号的鉴频法解调（微分+包络解调）：
通过包络解调后得到f(t).
调频信号的带宽：b?2?fmax?2fm?2(?f?1)fm ， ?f?2、 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。
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。 3、解调过程分析： 设输入调频信号为
kfa
fm
??
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
st(t)?sfm(t)?acos(?ct?kf?m(?)d?)
dsi(t)dsfm(t)sd(t)??
dtdt
????c?kfm(t)?sin(?ct?kf?m(?)d?)
??t
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?kfm(t)??
kd?c?kdkfm(t)，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（v） 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)
三、设计结果和分析
程序代码：
close all; clear all; fc=10; kf=5; dt=0.001; t=5; t=0:dt:t; %信源 fm=1; a=sqrt(2); %幅度
mt=a*cos(2*pi*fm*t); %信源信号 %fm调制
mj=1/2/pi/fm*sin(2*pi*fm*t); %mt的积分函数 fmt=a*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*mj); figure(1) subplot(311); plot(t,fmt);hold on; plot(t,mt,r--); %包络
title(调制信号波形);xlabel(t); subplot(312) [f sf]=fft(t,fmt) plot(f,abs(sf)); axis([-25 25 0 3])
title(调频信号幅度谱);xlabel(f); %fm解调 n=length(fmt);dfmt=zeros(1,n); for k=1:n-1
dfmt(k)=(fmt(k+1)-fmt(k))/dt; end
envlp=a*2*pi*kf*mt+a*2*pi*fc; subplot(313); plot(t,dfmt);hold on; plot(t,envlp,r--); %包络
title(调频信号微分后包络);xlabel(t);
仿真图形：
结果分析：
调频fm指的是使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。当调制信号变小时载波的瞬时频率减小，从而得到的调频信号的频率变小，周期变大。调频信号的频谱是对调制信号进行的频谱搬移将频谱搬移到所需较高频带fc上，从而满足信号的传输需要。解调即调制的逆过程，从已调信号中不失真地恢复出原始基带信号。信号在信道中传输时会有噪声影响，从而会引起信号的失真。
四、结论
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，并分别绘制出调制信号、调频信号幅度谱，再进一步用鉴频器解调该调频信号并用matlab生成图形。通过该课程设计，达到了实现fm信号调制和解调系统仿真的目的。
这次实验设计使我受益匪浅，通过这次实验，我更进一步的理解了模拟信号的调频和解调原理，通过仿真将抽象的理论知识化为具体的模型和图形。这使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在这次实验设计中，通过自主学习，利用网络、图书馆等资源，使我对课本知识有了再一
次的学习和认识，并得到新的体会。通过用matlab编程，我进一步地掌握了matlab的一些基本用法和语句，为以后的相关学习打下了基础，同时也让我意识到自主学习的重要性和必要性。
五、参考文献
1. 樊昌信等.《通信原理（第六版）》. 北京：国防工业出版社,2006.2
2. 郭文彬，桑林等 .《通信原理——基于 matlab 的计算机仿真》.北京邮电大学出 版社.2006.6
3. 曹志刚等. 《现代通信原理》.北京：清华大学出版社,1992.8月
4. 罗军辉等.《matlab7.0在数字信号处理中的应用》. 北京：机械工业出版社