窄带调频与解调仿真课程设计报告书.doc
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1、目录一 选题背景2二 原理概述21 调制原理22 解调原理3三 SystemView仿真过程41 建立仿真模型4 调制仿真4 相干解调仿真5 积分鉴频器72 仿真结果分析8四 设计体会与今后改进意见8参考文献10一 选题背景常见的模拟调制包括角度调制(FMPM)和幅度调制(AMDSB),与幅度调制不同的是角度调制是原调制信号频谱的非线性搬移,并且产生了新的频谱分量,所以又称为非线性调制。FM(调频)在实际通信中的应用非常广泛,高保真音乐广播、电视伴音信号传输、蜂窝以与卫星通信等。与幅度调制相比,FM可以获得较高的抗噪声性能。而FM中一种特殊情况窄带调频,将在这里讨论其调制解调原理,并应用通信仿
2、真软件SystemView进行仿真分析。二 原理概述1 调制原理角度调制信号的一般表达式为: (1)所谓频率调制(FM)指瞬时频率偏移随调制信号f(t)成比例的变化,即: (2)式中:称调频灵敏度。这时,相位偏移为: (3)代入式(1)得到FM信号表达式为: (4)如果FM信号的瞬时相位偏移满足下式: (5)此时,FM信号的频谱宽度比较窄,称之为窄带调频。将FM表达式展开得到: (6)当为窄带调频即满足式(5)的条件时,有:所以,式(6)可化简为: (7)至此,得到窄带调频的一般表达式。以式(7)作为数学模型,可直接建立窄带调频的原理框图,如图1所示。K(FM)积分器2相移 调制信号f(t)图
3、1 调频原理框图2 解调原理带通滤波器低通滤波器微分器由上面的推导可知,窄带调频可以由乘法器实现,因此必然可用相干解调的方法来回复原调制信号,如图2所示,NBFM信号在接收端首先经过带通滤波器(BP)滤除频带外信道加性噪声,然后经过乘法器与载波(-sinct)相乘,用低通滤波器滤除乘出来的高频分量,最后经微分器去掉f(t)外面的积分,在输出端恢复原调制信号f(t)。图2 窄带调频想干解调原理框图另一种FM解调器就是所谓积分鉴频器,如图3所示。这类FM解调器已在很多单片FM收音机和接收机芯片中使用。图3 积分鉴频器原理电路图3中,调频信号分成两路,一路直接接到乘法器,另一路经过一个耦合电容与一个
4、LC并联谐振回路组成的相移电路产生正交信号,作为乘法器的另一个输入。所有相移由耦合电容产生的相移与谐振回路产生的附加相移组成。简单原理如下:为了简化问题,将输入的NBFM信号简单表示为一般角度调制信号的形式: (8)则通过上述相移网络产生的另一路信号为: (9)式中:系数C1,C2由电路参数确定。两路信号经过乘法器后的输出为: (10)其中,后一个频率分量中的和项可用LP(低通滤波器)滤除,故输出可化简为:(11)式中:f(t)为调制信号。另外,要得到式(10)的近似结果,还要求系数C2足够小。特别说明的是,在实际计算机仿真中没有由耦合电容和谐振回路构成的相移网络,只能用其他方法的替代来实现相
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