下载文档原格式
调频广播发射机的数字调制与解调技术调频广播发射机作为广播传输的主要设备之一，起着将音频信号转化为无线电信号并传输到接收端的重要作用。
在调频广播发射机的设计与运行中，数字调制与解调技术发挥着关键的作用。
本文将介绍数字调制与解调技术在调频广播发射机中的应用及其相关原理。
一、数字调制技术在调频广播发射机中的应用数字调制技术通过将模拟信号转化为数字信号，实现信号的高效编码和传输。
在调频广播发射机中，数字调制技术可以较好地抗干扰、提高传输效率和扩大频谱利用率。
以下是一些常见的数字调制技术在调频广播发射机中的应用：1. 正交幅度调制（QAM）：正交幅度调制技术通过将调幅和调相结合，在相同的带宽内传输更多的信息。
调频广播发射机使用QAM技术可以提高数据传输速率和抗干扰能力。
2. 倍频调制（FM）：倍频调制是调频广播发射机中最常见的调制技术之一。
通过改变频率的变化速度，将音频信号转化为无线电信号。
使用数字调制技术，可以实现更精确的频率控制和调制效果。
3. 正交频分复用（OFDM）：正交频分复用技术将高速数据流分为多个较低速率的子流，分别调制到不同的子载波上，然后将它们合并为一个复合信号进行传输。
OFDM技术可在有限的频谱内传输更多的数据，并提高系统的容错能力。
4. 直接数字频率合成（DDS）：DDS技术可用于产生高精度的频率合成信号。
通过数字控制，可以实现频率的实时调整和稳定性的优化，提高调频广播发射机的性能和效率。
二、数字解调技术在调频广播发射机中的应用数字解调技术是将数字信号转化为对应的模拟信号的过程，用于从接收到的信号中还原原始的音频信号。
以下是一些常见的数字解调技术在调频广播发射机中的应用：1. 直接数字解调（DDC）：直接数字解调技术通过将收到的数字信号经过基带处理和滤波，直接还原原始的音频信号。
DDC技术可以提高抗干扰性能和解调精度，并消除传统解调器中的模拟处理环节。
2. 程序控制解调器（DPU）：程序控制解调器是一种通过软件实现的数字信号解调设备。
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理：
调频解调电路是一种用于将调频信号还原为原来的频率信号的电路。
其工作原理基于调频信号的特点，即频率会随着信号中的信息内容而变化。
调频信号可以表示为：fm(t) = Ac * cos(2π * (fc + kf * m(t)) * t)，其中fm(t)为调频信号，Ac为载波幅度，fc为载波频率，kf为
调制系数，m(t)为调制信号。
调频解调电路主要包括两个部分：解调器和滤波器。
解调器的作用是提取调频信号中的调制信号，一般采用频率鉴频器或相干解调器来完成。
频率鉴频器通过与载波频率同步，将调频信号的频率变化转换为振幅变化，然后通过一个包络检波器来提取调制信号。
相干解调器则通过与载波信号相干检波的方式，将调频信号还原为基带信号。
滤波器的作用是去除解调过程中产生的干扰，保留所需的调制信号。
解调过程中可能会引入一些高频噪声或者其他信号，需要使用滤波器将它们滤除，只保留所需的调制信号。
通过解调器和滤波器的协同工作，调频解调电路可以将调频信号还原为原来的频率信号，从而实现对调频信号的解调。
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计课程设计题目：基于MATLAB的FM系统调制与解调的仿真一、设计任务与要求1.设计并实现一个简单的FM（调频）调制和解调系统。
2.使用MATLAB进行仿真，分析系统的性能。
3.对比和分析FM调制和解调前后的信号特性。
二、系统总体方案1.系统组成：本设计包括调制器和解调器两部分。
调制器将低频信号调制到高频载波上，解调器则将已调制的信号还原为原始的低频信号。
2.调制方式：采用线性FM调制方式，即将低频信号直接控制高频载波的频率变化。
3.解调方式：采用相干解调，通过与本地载波信号相乘后进行低通滤波，以恢复原始信号。
三、调制器设计1.实现方式：使用MATLAB中的modulate函数进行FM调制。
2.参数设置：选择合适的载波频率、调制信号频率以及调制指数。
3.仿真分析：观察调制后的频谱变化，并分析其特性。
四、解调器设计1.实现方式：使用MATLAB中的demodulate函数进行FM解调。
2.参数设置：选择与调制器相同的载波频率、低通滤波器参数等。
3.仿真分析：观察解调后的频谱变化，并与原始信号进行对比。
五、系统性能分析1.信噪比（SNR）分析：通过改变输入信号的信噪比，观察解调后的输出性能，绘制信噪比与误码率（BER）的关系曲线。
2.调制指数对性能的影响：通过改变调制指数，观察输出信号的性能变化，并分析其影响。
3.动态范围分析：分析系统在不同输入信号幅度下的输出性能，绘制动态范围曲线。
六、实验数据与结果分析1.实验数据收集：根据设计的系统方案进行仿真实验，记录实验数据。
2.结果分析：根据实验数据，分析系统的性能指标，并与理论值进行对比。
总结实验结果，提出改进意见和建议。
七、结论与展望1.结论：通过仿真实验，验证了基于MATLAB的FM系统调制与解调的可行性。
实验结果表明，设计的系统具有良好的性能，能够实现低频信号的FM调制和解调。
通过对比和分析，得出了一些有益的结论，为进一步研究提供了基础。
调频广播发射机的模拟调制与解调技术调频广播发射机是广播电台中最为重要的设备之一，它们以模拟调制与解调技术为基础，将音频信号转换为调制信号并通过天线传播出去。
本文将深入探讨调频广播发射机的模拟调制与解调技术，包括调制原理、调制器和解调器的工作原理以及常见的调制方式。
1. 调制原理调频广播发射机中的调制是指将音频信号转换为适合传输的高频载波信号的过程。
常用的调制方式有频率调制（FM）和相移调制（PM）。
频率调制是通过改变载波的频率来表示音频信号的变化，而相移调制则是改变载波的相位来传递音频信号的信息。
2. 调制器的工作原理调频广播发射机中的调制器负责将音频信号进行调制。
它由振荡器和调制电路组成。
振荡器产生一个稳定的高频信号作为载波，而调制电路通过对载波的频率或相位进行调整来传递音频信号的信息。
常用的调制电路包括甄别器、电容和电感调制器、倍频锁相环等。
3. 解调器的工作原理解调器位于接收端，负责将调制后的信号解调为原始的音频信号。
调频广播发射机中常用的解调方式为鉴频解调。
鉴频解调器通过将接收到的信号与本地稳定的高频信号进行混频，得到中频信号，再经过一系列滤波、放大和音频处理步骤，最终得到原始的音频信号。
4. 常见的调制方式4.1 广播发射机中常用的调制方式有广域调制（WFM）、中域调制（NFM）和窄域调制（NFM）。
广域调制用于传输音乐等高保真度的信号，其调频指数较大。
中域调制用于传输对音质要求不高的语音信号，调频指数较小。
而窄域调制则用于传输短距离的通信信号，调频指数更小。
4.2 除了常见的调频调制方式，调频广播发射机还可以采用调相调制（PM）和脉冲调制（PWM）等。
调相调制通过改变载波的相位来传递音频信号的信息，适用于在噪声环境下传输。
脉冲调制则是将音频信号转换为脉冲宽度或脉冲位置来传递信息，适用于数字通信。
5. 调频广播发射机的应用与发展调频广播发射机作为广播电台中的重要设备，在传播领域扮演着重要角色。
通信系统中的调制与解调技术通信系统是现代社会中不可或缺的一部分，而调制与解调技术则是通信系统中至关重要的环节。
调制（Modulation）是将要传送的信号通过改变载波的某些特性来进行编码的过程，而解调（Demodulation）则是在接收端将调制后的信号还原为原始信号的过程。
本文将对通信系统中的调制与解调技术进行详细的探讨。
一、调制技术调制技术是将信息信号转换为与其调制的载波相适应的信号，以便在信道中传输。
常见的调制技术有以下几种：1.1. 幅度调制（AM）幅度调制是将信息信号的幅度变化与载波的幅度相对应的调制方式。
在幅度调制中，信号的幅度变化被编码到载波的振幅中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
幅度调制简单、成本较低，广泛应用在AM广播和语音通信等领域。
1.2. 频率调制（FM）频率调制是将信息信号的频率变化与载波的频率相对应的调制方式。
在频率调制中，信号的频率变化被编码到载波的频率中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
频率调制具有良好的抗干扰能力，广泛应用在调频广播和音频传输等领域。
1.3. 相位调制（PM）相位调制是将信息信号的相位变化与载波的相位相对应的调制方式。
在相位调制中，信号的相位变化被编码到载波的相位中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
相位调制在数字通信和调制解调器等领域有着广泛的应用。
二、解调技术解调技术是在接收端将调制后的信号还原为原始信号的过程。
常见的解调技术有以下几种：2.1. 匹配滤波解调匹配滤波解调（Matched Filter Demodulation）是一种常见的解调技术，特点是在接收端使用滤波器来提取所需的信号。
该技术通过与已知信号进行相关，将输入信号与理想信号进行比较，从而识别和还原原始信息。
匹配滤波解调具有较好的信号还原能力和抗干扰能力。
2.2. 直接解调直接解调（Direct Demodulation）是一种简单直接的解调技术，适用于一些简单的调制方式。
通信信号的调制和解调技术随着科技的不断进步，通信技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
作为通信技术的核心，调制和解调技术起到了关键的作用。
本文将详细介绍通信信号的调制和解调技术，并分步骤进行说明。
一、调制技术1. 通信信号的调制是指将源信号转换为适合传输的调制信号。
调制技术可以将源信号变成需要传输的信号。
2. 常见的调制技术有：振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
3. 振幅调制（AM）是指通过改变调制信号的振幅来实现信号的调制。
这种调制技术广泛应用于广播和电视传输中。
4. 频率调制（FM）是指通过改变调制信号的频率来实现信号的调制。
这种调制技术常用于FM广播和音频传输。
5. 相位调制（PM）是指通过改变调制信号的相位来实现信号的调制。
这种调制技术在通信中也有广泛应用。
二、解调技术1. 通信信号的解调是指将调制后的信号还原为源信号的过程。
解调技术可以从调制信号中还原出源信号。
2. 解调技术主要包括同步、检测和滤波三个步骤。
3. 同步是指在解调过程中确保解调器的接收端和发送端保持同步，以便准确还原信号。
4. 检测是指将同步后的信号转化为模拟信号，以便后续处理。
5. 滤波是指通过滤波器去除解调后的信号中的噪声和杂波。
三、调制和解调的分类1. 数字调制和解调：数字调制和解调是指将数字信号转化为模拟信号或将模拟信号转化为数字信号的过程。
常用的数字调制技术包括正交振幅调制（QAM）和相移键控（PSK）等。
2. 模拟调制和解调：模拟调制和解调是指将模拟信号转化为模拟调制信号或将模拟调制信号转化为模拟信号的过程。
常用的模拟调制技术包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）等。
四、应用举例1. 无线通信：无线通信中广泛应用的调制技术包括频率调制和相位调制。
比如，蜂窝通信系统中使用的GSM系统就是用的GMSK（高斯最小频移键控）的调制技术。
2. 数字电视：数字电视通过使用数字调制技术将视频信号转化为数字信号进行传输，并通过解调技术将数字信号还原为视频信号。
课程设计说明书学生姓名:学号：学院: 信息工程学院班级:题目: 通信系统计算机仿真设计——频率调制解调系统的仿真指导教师：职称:2014 年 1 月 5 日通信系统计算机仿真设计——频率调制解调系统的仿真摘要：通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，本次课程设计是基于System view的通信系统的仿真，也就是在System view软件环境下进行频率调制解调系统的仿真设计。
调制可分为模拟调制和数字调制，模拟调制。
模拟调制常用的方法有AM调制、DSB调制、SSB调制；数字调制常用的方法有BFSK调制等。
经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。
调制方式往往决定着一个通信系统的性能。
关键词：FM调制解调原理；频率调制；FM信号产生和解调；System view。
前言在模拟通信系统中，信号的频率相对于信号的幅度来说，不容易受噪声的干扰，在收信端更容易准确无误地回复所发送的信号，所以频率角度调制在模拟通信中占有非常重要的作用。
角度调制与线性调制不同，已调信号频率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，会产生于频率搬移不同的新的频率成分，故又被称为非线性调制。
角度调制主要包裹频率调制（FM）和相位调制（PM），他们之间可相互转换。
如果载波的频率变化量与调制信号电压成正比，则称为调频（FM）；由于载波频率的变化和相位的变化都表现为载波总相角的变化，因此讲调频和调相统称为调角。
由于FM用得比较多，因此这里只讨论频率调制系统。
一、设计要求（1）掌握FM调制解调的基本原理。
（2）掌握FM信号的产生方法和解调方法（3）掌握FM信号的波形及频谱特点。
二、知识要点与原理2.1 FM信号的产生频率调制是用调制信号x（t）控制载波的频率，使已调信号x FM（t）的频率按x（t）的规律变化，载波的振幅不变。
更明确一点说，瞬时角频率偏移随x（t）成正比例变化，即FM信号的振幅是不变的，调制信号x（t）的大小用FM信号与时间轴上零交点的疏密来表示，x（t）越大，则实践轴上的零交点越多。
FM信号零交叉点的变化规律直接反映了x （t）的变化规律。
角度调制的一般表达式为：x m(t)=A c cos[c t+(t)] （1）式中，A c为载波振幅；[w c t+ (t)]为信号瞬时相位。
对调频波来说，有 k f x(t) （2）式中，kf 为调制灵敏度。
所以，调频波通常表示为 X FM (t)= A c cos[c t+f x()d ]为简化问题，假设调试信号时单载波，即 x(t)=Acos m t,m << c （3）则 X FM (t)= A c cos[c t+f x()d ]= A c cos[c t+ sin m t]= A c cos[c t+m f sin m t] （4）式中，m f =，称为调频指数，也是最大相位偏移。
由贝赛尔函数公式可将式（4）化简为X FM (t)=C J n (m f )cos[2(f c +nf m )] （5）对式（5）进行傅里叶变换，可得FM 的频域表达式为X FM (f)=A Cn (m f )[(f-f c -nf m )+(f+f c +nf m )] （6）可见，单频调频信号的频谱是由频率位于f c 的冲激和以f c 为中心的无穷多个旁频分量组成的，由贝塞尔函数可以知道，离f c 越远，分量的幅度越小。
调频信号的带宽一般取 B FM =(m f +1)f m （7） 对调制信号和调频信号的时域波形进行分析，可以算出基带信号和调频信号的频谱。
对于任意信号调制的贷款也可以应用此公式，即 B FM =2(m f +1)f m =2(f+f m ) （8）式中，f m 是基带信号的最高频率。
调频信号产生有直接调频和间接调频两种方法。
图1（a ）所示是采用压控振荡器（VCO ）的直接调频法，因为VCO 本身就是FM 调制器。
间接法调频框图如图1（b ）所示，即调制信号积分后，对载波调相，再经n 次倍频得到FM 信号。
（a ）直接调频 （b ）间接调频 图1 调频原理框图x(t)x(t)x FM (t)x FM (t)积分器PM 调制器VCOx FM (t)倍频器图2 FM 信号的产生原理框图2.2、FM 信号的解调调频信号的解调是通过鉴频器来实现的，常用方法主要有限幅鉴频、锁相鉴频和相干解调。
调频信号的鉴频器解调方框图如图3所示，接限幅器的目的是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变。
图3 调频信号的鉴频器解调调频信号的鉴相解调方框图如图4所示。
调频信号的相干解调方框图如图5所示。
图5 调频信号的相干解调+-x p (t)x o (t)x NBFM (t) x d (t)x i (t) x FM (t) x o (t)A c cosc t积分器-90o 相移∑BPF 及限幅器鉴频器LPFx FM (t) LPFLF PD VCO解调 解调输出BPF微分 LPF相干解调c(t) x WBFM (t)x(t)在图5中，相干载波c(t)=-sin c t，乘法器输出为x p(t)=-sin2c t+[k f d](1-cos2c t) （9）经低通滤波器滤除高频分量，得x d=k f d（10）再经微分，得输出信号为x0(t)=k f x(t) （11）三、仿真设计及显示图利用System View提供的调频信号图符号产生调频信号，以锁相鉴频法建立调频信号解条的仿真模型，如图6所示。
图6 调频信号的System View 仿真模型在这个系统中，图符0为调制信号，图符1为系统提供的调频器，图符3在这里做VCO。
系统的时间设置：采样频率（Sample Rate）1kHZ，采样点数（No.of Samples）4000。
系统各图符的参数设置见下表。
FM锁相鉴频法调制解调仿真模型各图符参数图符编号图库、图符名称参数设置0 Source:simusoid Freq=100HZ，Amp=1V1 Function:Freq Mod Amp=0.5VMod Gain=400HZ/V Stio Freq=2000HZ2 Multiplier --3 Function:Freq Mod Amp=4VMod Gain=800HZ/V Stio Freq=2000HZ4 Operator:Linear Sys Butterworth Lowpass IIR 1 poles,Fc=100HZ5、6、7 Sink:Analysis --系统运行后可以得到调制信号、调频信号和解调信号的时域波形，如图7（a）调制信号（b）调频信号（c）解调信号图7信号的时域波形根据调制信号和调频信号的功率谱，调频信号的频谱的频谱离f c越远，分量的幅度越小。
根据FM调制解调原理，采用相干解调方式，建立System View 仿真模型，如图8所示。
图8 FM调制解调模型系统的时间设置：采样频率20kHz，采样点数1024。
系统各图符的参数见下表FM锁相鉴频法调制解调仿真模型各图符参数图符编号库/图符名称参数0 Source：Sinusoid Amp=1V.Freq=10Hz,Phase=0deg2 Operator：Gain/Scale:Gain Gain Units=Linear,Gain=503、4 Multiplier --5、6 Source：Sinusoid Amp=1V,Freq=100Hz,Phase=0deg7、8 Operator:Negate --9 Adder --10 Operator:Filter/Systems:Linear Sys Filters Design:Analog;Bandpass,Chebyshev,Low Cuttoff=80Hz,Hi Cuttoff=120Hz,No.of Poles=511 Operator:Filter/Systems:Linear Sys Filters Design:Analog;Lowpass,Chebyshev,Low Cuttoff=25Hz, No.of Poles=512 Operator:Derivative Gain=1013~16 Sink:Analysis --系统运行后可以得到调制信号、调频信号和解调信号的时域波形，如图9所示。
（a）调制信号（b）调频信号（c）解调信号图9 FM信号的时域波形四、总结本次设计叙述了利用System View仿真FM频率调制解调的基本原理及方法，通过这次的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，让我认识到自己知识运用上的欠缺，实践能力较差，不断熟悉课本知识，体会从理论到实践的思想，提高分析问题解决问题的能力。
通过本次课程设计，让我熟悉掌握了System View仿真软件，使我更加深刻的理解了FM频率调制解调的原理以及Syetem View软件的工作原理与相关知识，扩展了知识面，增强了能力。
通过这段时间的课程设计，自己确实学到了不少东西，能将课本知识运用到实践中，真正做到学以致用，受益匪浅。
另外，在设计过程中，更加学会了对学习资源的利用，；例如在图书馆和网上查阅相关资料，自己动手解决不懂得难题，自学能力也得到相应提高。
此外还要特别感谢老师的指导，在此，请允许我们对您表示崇高的敬意。
五、参考文献[1]验樊昌信. 通信原理及系统实验[M].电子工业出版社.2007,3.[2]冯育涛. 通信系统仿真[M].国防工业出版.2009,8.[3]戴志平、梅进杰. System View 数字通信系统仿真设计[M].北京邮电大学出版.2011,8.[4]邬春明.通信原理实验与课程设计[M].北京大学出版社2013,7.[5]尹立强、张海燕. 通信原理及System View仿真测试尹[M].西安电子科技大学出版社2012,6.。
