通信原理課程設計報告---fm調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課題名稱 FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設計</p><p>　　學 院 電子信息學院 </p><p>　　專 業(yè) 通信工程 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　

3、　定稿日期： 2011 年 12月23 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　課程設計目的3</b></p><p><b>　　課程設計時間3</b></p><p><b>　　課程設計環(huán)境3</b><

4、/p><p><b>　　課程設計內(nèi)容3</b></p><p>　　4.1 Systemview軟件簡介3</p><p>　　4.2 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理3</p><p>　　4.3．仿真設計模型5</p><p>　　4.4．結果波形圖5</p><p>　

5、　4.5．模塊說明及參數(shù)設置6</p><p><b>　　總結及心得體會7</b></p><p><b>　　參考文獻7</b></p><p><b>　　1、 課程設計目的</b></p><p>　　1. 學習使用計算機建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，

6、學會利用仿真的手段對于實用通信系統(tǒng)的基本理論、基本算法進行實際驗證</p><p>　　2. 學習現(xiàn)有流行通信系統(tǒng)仿真軟件的基本使用方法，學會使用這些軟件解決實際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。</p><p>　　3. 通過系統(tǒng)仿真加深對通信課程理論的理解。</p><p>　　2、 課程設計時間 1周</p><p>　　3、 課程設計環(huán)境

7、 systemview5.0</p><p><b>　　4、 課程設計內(nèi)容</b></p><p>　　4.1． Systemview軟件簡介</p><p>　　Elanix公司的SystemView是一個完整的動態(tài)系統(tǒng)設計、仿真和分析的可視化環(huán)境，主要用于電路和通信系統(tǒng)的設計、仿真，是一個強有力的動態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號處

8、理、濾波器設計到復雜的通信系統(tǒng)等不同層的設計、仿真要求。</p><p>　　在SystemView環(huán)境下，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)和各種速率的系統(tǒng)，可用于線性或非線性控制系統(tǒng)的設計和仿真。SystemView包括基本庫和專業(yè)庫。SystemView可以實時仿真各種DSP結構，并進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，對各種邏輯電路、射頻/模擬電路(混合器、放大器、RLC電路和運放電路)等進行理論分

9、析和失真分析。SystemView的各種專業(yè)庫特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設計、仿真和方案論證。隨著通信技術的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)越來越復雜，設計和仿真難度也隨之加大，利用SystemView可以十分方便地完成相應的通信系統(tǒng)設計和仿真。</p><p>　　4.2． 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理</p><p>　　圖4.2.1 窄帶調(diào)頻原理框圖</p><p>　　(1) F

10、M角度調(diào)制原理</p><p>　　角度調(diào)制是用調(diào)制信號去控制載波信號角度（頻率或相位）變化的一種信號變換方式，信號經(jīng)過角度調(diào)制后，頻率結構將發(fā)生變化。</p><p>　?、俳嵌日{(diào)制的一般原理:</p><p>　　其中:為已調(diào)信號的瞬時相位（rad）</p><p>　　為已調(diào)信號的瞬時相位偏移（rad）</p><p

11、>　　為已調(diào)信號的瞬時角頻率（rad/s）</p><p>　　為已調(diào)信號的瞬時角頻率偏移（rad/s）</p><p>　　頻率調(diào)制（FM）即已調(diào)信號的瞬時角頻率偏移隨原始基帶信號線性變化，亦即：</p><p><b>　　，其中為調(diào)頻靈敏度</b></p><p><b>　　或有</b>

12、;</p><p>　　其中，A 是載波的振幅，是角度調(diào)制信號的瞬時相位，而是瞬時相位偏移;為信號的瞬時頻率，而稱為瞬時頻率偏移，即相對于的瞬時頻率偏移。</p><p>　　(2) FM角度解調(diào)原理</p><p>　　非相干解調(diào) 由于調(diào)頻信號的瞬時頻率正比于調(diào)制信號的幅度，因而調(diào)頻信號的解調(diào)必須能產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓，也就是當輸入調(diào)頻信號為: 時

13、，解調(diào)器的輸出應當為。</p><p>　　相干解調(diào) 由于窄帶調(diào)頻信號可分解成正交分量與同相分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來進行解調(diào)。設窄帶調(diào)頻信號為，相干載波為，則乘法器輸出為，經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，得再經(jīng)微分，得輸出信號。</p><p>　　可見，相干解調(diào)可以恢復原調(diào)制信號，這種解調(diào)方法與線性調(diào)制中的相干解調(diào)一樣，要求本地載波與調(diào)制載波同步，否則將使解調(diào)信號

14、失真。顯然，上述相干解調(diào)法只適用于窄帶調(diào)頻。</p><p>　　4.3．仿真設計模型</p><p>　　圖4.3.1 FM調(diào)制解調(diào)設計模型</p><p>　　根據(jù)FM調(diào)制解調(diào)原理，如圖4.3.1所示，模塊1、2、3、20、28通過積分再與載波相乘構成調(diào)制模塊，模塊6之后就是FM系統(tǒng)解調(diào)模型。</p><p><b>　　4.

15、4．結果波形圖</b></p><p>　　圖4.4.1 調(diào)制信號</p><p>　　FM調(diào)制信號的輸入信號是正弦波，如圖4.4.1。</p><p>　　圖4.4.2 調(diào)制波頻譜波形</p><p>　　調(diào)制波形進行傅里葉變換即為頻譜波形，如圖4.4.2 。</p><p>　　圖4.4.3 FM載波

16、時域波形</p><p>　　對于FM（調(diào)頻）載波頻率，載波幅度是一定值，載波頻率變化。載波頻率與調(diào)制信號的頻率無關，與調(diào)制信號的幅度相關。如圖4.3.3 。</p><p>　　圖4.4.4 已調(diào)波頻譜波形</p><p>　　已調(diào)波的頻譜波形的形成取決于已調(diào)波波形，對比已調(diào)波，形成的頻譜波形如圖4.4.4 。</p><p>　　圖4.4

17、.5 已調(diào)波波形</p><p>　　按照原理，F(xiàn)M角度調(diào)制出來的波形特征為：頻率周期性地稀疏變化，所以波形調(diào)制成功。</p><p>　　圖4.4.6 解調(diào)輸出波形</p><p>　　頻率調(diào)制（FM），是指瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號m（t）成比例變化，則可得到調(diào)頻信號為 如圖4.4.6 。</p><p>　　通過對仿真圖形分析可以得出，這次

18、仿真中，輸入與輸出有輕微失真，其原因可以概括為兩點：（1）所選波形文件頻率與參數(shù)設置匹配沒有理論上理想，導致解調(diào)輪廓出現(xiàn)少量失真；（2）該波形文件受高斯白噪聲的影響太大，以致解調(diào)輸出波形出現(xiàn)輕微失真。</p><p>　　4.5．模塊說明及參數(shù)設置：</p><p>　　模塊11：Operator Library</p><p>　　說明：該模塊是一個巴特沃思低通濾

19、波器，截止頻率為5000Hz，將輸入的波形濾掉高頻部分后輸出。</p><p>　　Linear Sys Butterworth Lowpass IIR 3 Ploes</p><p>　　Low Cuttoff=10Hz </p><p>　　Quant bits=none </p><p>　　Init cnd

20、tn=Transient</p><p>　　Dsp mode disabled </p><p><b>　　Token 5</b></p><p>　　模塊3：Multiplier </p><p>　　說明：該模塊是一個乘法器，將輸入的信號相乘后輸出。</p><p>　　Non Pa

21、rametirc</p><p>　　輸入信號為 模塊1,2,28的輸出</p><p><b>　　輸出到模塊7</b></p><p><b>　　Token 9</b></p><p>　　模塊17：Function Library</p><p>　　說明：該模塊是一

22、個FM調(diào)制器，將輸入的信號進行頻率調(diào)制，從而獲得10倍的增益輸出。</p><p><b>　　Freq mod</b></p><p>　　Amp=1v 振幅為1v</p><p>　　Freq=5000Hz 頻率為5000Hz</p><p>　　Phase=0 deg</p

23、><p>　　Mod Gain=10 Hz/v 調(diào)制增益為 10Hz/V</p><p>　　Output 0=quadrature(sin) t6 </p><p>　　Output 1=In-Phase(Cos)</p><p><b>　　Token 1</b></p><p>　　模

24、塊8：Operator Library</p><p>　　說明：該模塊是一個延遲模塊，根據(jù)積分鑒頻器的原理，給輸入信號一個250ms的延遲，然后輸出</p><p><b>　　Delay</b></p><p>　　Interpolating</p><p>　　Delay= 2.5e-3 sec </p>

25、;<p>　　Output 0= delay t9 輸出0</p><p>　　Output 1= delay-dt 輸出1</p><p><b>　　Token 8</b></p><p><b>　　5.總結及心得體會</b></p><p>　　本周

26、的實訓是關于通信原理調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真模型設計。在學習通信原理課程理論之后，開設這類的課程設計，目的是讓我們更深刻的理解通信原理這門課，并且把所學的理論與實踐相聯(lián)系，同時，這對于課程原理的掌握起到了深化的作用。</p><p>　　短短一周，從認識SystemView軟件到動手操作，時間還是比較緊迫的。但是緊湊中，我也學到了很多知識，首先通過查閱有關書籍，熟悉了通信仿真軟件SystemView的使用方法，學會了基

27、本的通信系統(tǒng)建模方法。拿到任務，一開始還真是沒概念，幸好老師發(fā)給我們的資料中有相關的例題，可以照著例題的思路進行推究學習，從中獲取一些經(jīng)驗。后來，我是按照例題的原理圖改制的，可是，仿真時發(fā)現(xiàn)已調(diào)波波形圖沒有達到理論中的樣子，在和同題同學討論下，多次改了參數(shù)卻還是不得成功，最后詢求了老師的幫助，看來還是我的理論知識不夠扎實，搞不清如何靈活地進行參數(shù)設置。</p><p>　　通過本次實訓，我深刻體會到了通信原理設計

28、是一門實踐性很強的東西，不僅要學好書本知識，還必須隨時把所學知識投入實際應用之中，只有這樣，才能達到學習的目的。這次實踐中，我感覺到自己掌握的還是太匱乏了，當用到某個知識點時，經(jīng)常是概念不清。所以，我還是覺得必須很熟練的掌握專業(yè)知識，這樣才能很順暢的設計應用、提高效率，考慮問題也會更全面。</p><p>　　總的來說，這次課程設計的實踐還是給了我不少的收獲，提高了我獨立實驗和思考及解決問題的能力，也提高了運用書

29、本所學知識解決實踐問題的水平。對于我們?nèi)魏瓮瑢W來說，在以后的課余時間應加強實踐鍛煉，將理論付諸于實踐，時刻不忘培養(yǎng)我們的實干能力。</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　樊昌信《通信原理教程》 電子工業(yè)出版社 2005</p><p>　　韋崗《通信系統(tǒng)建模與仿真》 電子工業(yè)出版社 2007</p>

30、<p>　　達新宇《通信原理實驗與課程設計》 北京郵電大學出版社 2005</p><p>　　李東生《systemview系統(tǒng)設計及仿真入門與應用》 電子工業(yè)出版社 2002</p><p>　　5. 羅衛(wèi)兵《systemview動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設計》 西安電子科技大學出版社，2001</p><p><b>　　評語及成績評定記