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建模FM调制实验

2023-08-03 来源:个人技术集锦


一、 角度调制

角度调制与线性调制不同,已调信号频谱不再是原调制信号频谱

的线性搬移,而是频谱的非线性变换,会产生与频谱搬移不同的新的频谱成分,故又称非线性调制。

二、 FM调制原理

在通信系统中,调制过程是一个频谱搬移的过程,它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调是调制的逆过程,即是将已调制的信号还原成原始基带信号的过程。

角度及解调电路不同于频谱线性搬移电路。它是用低频信号去调制高频振荡的相角,好使从已调波中解出调制信号所进行的频谱交换,这种变换不是线性变换,而是非线性变换。

三、 实验所改的变量及相应波形 clear all

ts=0.001; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft的频率分辨率

msg=randint(100,1,[-3,3],123); %生成消息序列,随机数种子为123 msg1=msg*ones(1,fs/10); %扩展成取样信号形式 msg2=reshape(msg1.',1,length(t));

Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(t,fftshift(abs(Pm))) title('消息信号频谱')

通信系统建模与仿真

int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1

int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50;

fc=250; %载波频率 Sfm=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号 Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信号频谱 subplot(2,1,2)

plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱 title('FM信号频谱')

Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率 Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率 fm=50;

betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数 W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽

运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(1)

①Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf =3 W =400

分析:从图(1)可以看出,与AM不同,在FM情况下的消息信号和已调信号频谱之间不存在明显的相似性。最后求得的调制信号和消息信号功率,以及调制指数和调制信号带宽与理论结果相一致。 当kf=5时,运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(2)

②Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf = 0.3000 W =130

当kf=10时,运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(3)

③Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf =0.6000 W =160

当Kf=200时。运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(4)

④Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf =12 W =1300

当kf=350时,运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(5)

⑤Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf =21 W =2200

当kf=500时,运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(6)

⑥Pc =0.5000 Ps = 3.5000 betaf =30 W =3100

分析:从图(6)可以看出,当灵敏度达到500时,FM信号抗噪声的性能已经很好了,它的带宽也提高了很多,但是还是存在一定的失真,但是已经很不错了。 当kf=30时,运行结果如下:

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通信系统建模与仿真

图(7)

⑦Pc =0.5000 Ps =3.5000 betaf =1.8000 W =280

所得结果汇总如下表: Kf betaf W 5 10 30 50 3 400 表(1)

结论:1.当改变调制灵敏度时,调制指数和调制信号带宽也随之改变;

调制指数和调制信号带宽随着调制灵敏度的提高也相应地增大。

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200 12 1300 350 21 2200 500 30 3100 0.3000 0.6000 1.8000 130 160 280 通信系统建模与仿真

2.由图形和表可以看出来。随着灵敏度的增大,带宽随着增大,

并且抗噪声的性能也随着增大,传输性能越好。

3.随着灵敏度的增大,噪声也随之相应的减少,也就是抗噪声

能力变强了。

总结

在FM调制中,调制灵敏度在其中所起的作用不小,它在一定程度上影响着FM调制的调制指数和调制信号带宽。但是也不是越大越好,总要有一定的限度,而且在现实生活中要实现较大的灵敏度,也得需要一定的技术,需要一定费用来支持。

在现实中,对于调频广播其灵敏度若过高,虽收台多,但对于弱台噪声较大,音质不好。

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