第一篇：通信原理課設題目

現代通信原理課設題目

一、基于SystemView的模擬通信系統的仿真設計

1、AM2、DSB3、SSB4、FM5、AM超外差收音機仿真設計；雙路FM語音通信系統仿真設計（至少選做一種）

二、基于SystemView的數字通信系統的仿真設計1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少選做一種）

三、基于Matlab的模擬通信系統的仿真設計

1、AM2、DSB3、SSB4、FM5、GUI界面設計（能顯示以上信號的時域和頻域圖形）

四、基于Matlab的數字通信系統的仿真設計1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、GUI界面設計（能顯示以上信號的時域和頻域圖形；也可加入其他數字信號）

五、基于Simulink的數字通信系統的仿真設計1、2ASK2、2FSK3、2PSK4、2DPSK5、MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少選做一種）

六、脈沖編碼調制(PCM)系統設計與仿真（此題可采用SystemView軟件，也可采用Matlab與Simulink相結合）

1、采樣定理的原理仿真

2、PCM編碼與解碼

3、DPCM編碼與解碼；增量調制（至少選做一種）

第二篇：通信原理課設（本站推薦）

目

錄

一、音頻傳輸系統設計..................................................................................................................1

1.設計目的................................................................................................................................1 2.設計內容................................................................................................................................1 3.實現步驟................................................................................................................................1 4.結論及思考............................................................................................................................5

二、數字傳輸系統設計..................................................................................................................7

1.設計目的................................................................................................................................7 2.設計內容................................................................................................................................7 3.實現步驟..............................................................................................................................11 4.結論及思考..........................................................................................................................17

三、總結與收獲............................................................................................................................18 指導教師意見................................................................................................................................19

《通信原理》課程設計報告

一、音頻傳輸系統設計

1.設計目的

通信的基本形式是在信源和信宿之間建立一條傳遞信息的通道,通信系統通常由 信源,變換器,信道,反變換器,信宿以及等效噪聲等幾部分構成.通過這次音頻傳輸系統設計,我們可以深刻體會到信號在通信系統中的傳輸和處理過程有一個更加清晰的認識和理解,對于模擬通信系統,考查學生對調制技術的理解和使用, 同時,通過音頻傳輸系統的設計,我們更加深刻理解了模擬通信系統設計,以及模擬通信系統下最重要的調制技術的應用和設計,鍛煉了我們獨立思考和分析工程問題的能力,同時,通過設計和實現,我們對復雜的工程問題會有更加深刻的認識,對一個完整的模擬通信系統會有一個更加清晰和完善的概念.2.設計內容

利用NI-USRP節點設備接收實際的廣播信號.結合LABVIEW,實現對音頻信號的調制解調,觀察接收信號的質量并進行分析.3.實現步驟

音頻傳輸系統包括發送端和接收端: 音頻傳輸系統TX.vi: 發射端主程序的前面板如圖,前面板左側為參數輸入圖部分。

（1）首先,用NI-USRP Configuration Utility觀察確保硬件與電腦連接上，以及硬件的地址。

（2）然后修改發送端前面板的“設備的IP地址”。

（3）可以設置聲音文件路徑（labview只能識別wav格式音頻文件）。

（4）USRP配置各類程序控制參數，包括IQ速率，可以更改，但是發送端與接收端的IQ速率要相同，載波頻率就是頻點頻率。

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此模塊的作用是根據輸入的路徑獲取音頻文件，對應于程序框圖SUBVI OPEN Waveform File.vi，輸入是外部音頻文件的路徑，要求必須是wav格式。如果留空，則會自動選擇默認音頻文件，輸出時聲音文件的引用句柄，每次從聲音文件中讀取的樣點數以及任務id。此外，這個子程序還留有一個選擇是否同時播放的選項，程序的前面板會有一個勾選框，可以選擇是否在發送的同時也播放聲音。

2.讀取聲音波形

這個模塊的作用是將打開音頻文件模塊中得到的聲音文件轉換成波形數組形式輸出，同時，還將波形數據寫進聲音輸出設備，使得在發送端可以聽到將要發送的聲音，如果在前面板勾選了同時播放聲音這個選項，那么就可以通過電腦聲卡播放出聲音，對應于程序框圖中的SubVI Read Waveforem File.vi子程序。

輸出是波形數據、任務ID以及文件標示和同時播放聲音這個選項。3.進行FM調制

該模塊的作用是對音頻進行FM調制，對應于Exercises FM Modulation.vi

圖1-3FM調制圖

該模塊的輸入是聲音波形數據，IQ 采樣率和頻偏，輸出是經過FM調制后的時域波形，調制后的波形數據進入niUSRP Write Tx Data（poly）函數。根據前面板上配置后的各項參數發射到空間中，以供接收端程序，普通的FM收音機或者有FM接收功能的手機接收。

該模塊需要分兩步完成對聲音信號的FM調制。

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4.結論及思考

思考：

1.頻偏的意義是什么？它怎樣影響調制信號？從聽眾的角度，能做些什么來解決這些影響，做一些測試驗證觀點。

mf = 最大頻偏低頻信號的頻率，B = 2*（mf+1）F，影響帶寬，而帶寬影響噪聲，所以同時頻偏也影響輸出信噪比。

從聽眾的角度來講，因為公共廣播的頻帶范圍是有限的，為87.5～108MHz，以100KHz為步進搜索電臺。我們在使用通信系統時應該避開這些公共頻帶。

2.找出一些能證明所設計的FM收發機性能優劣的技術指標

采樣率的大小：接收機的采樣效率越高，相同信噪比下收聽效果越好。天線增益：天線增益越小，接收效果越好。結論：

1.利用NI-USRP節電設備，結合LabVIEW，我實現了對音頻信號的調制解調，收聽到了包含有噪聲的音樂。

2.提高接收質量：有很多因素影響FM通信系統的有效性和可靠性，如帶寬、頻偏、增益和載波頻率對FM通信系統的影響較大。經測試，提高增益和減小頻偏可以有效改善質量。

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3、信源編碼

該模塊主要是完成霍夫曼編碼—基于有序頻率二叉樹的編碼。

圖2-2信源編碼

4、信道編碼

這里主要是使用的(7,4)分組編碼

5、脈沖調制

主要完成添加訓練隊列以及脈沖成形濾波的功能。其中添加訓練序列主要是為了接收端可以頻偏校正。

6、信道設置

主要在信道中加入白噪聲。

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前面板左下方是接受信號的它的星座圖,和誤碼率曲線。可以通過這些來判斷程序是否正確。

圖2-5數字傳輸系統接收端

而對接收端的程序框圖進行分析：

1、初始化

實現USRP初始化和配置USRP的參數，此時注意與發送對應。如圖所示。

圖2-6初始化框圖

2、信號檢測

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2.設計內容

1）完成信道編碼即（7,4）分組編碼的過程，此時需要完成Exercises Encode-74.vi，學習（7,4）分組碼譯碼的過程。

2）將脈沖調制模塊的QPSK/BPSK程序圖補充完整 3）學習信源編碼即霍夫曼編譯碼的過程 3.實現步驟

1）發送端接收端程序結構：

圖2-6發送端（1）

圖2-7發送端（2）

發送端程序框圖：

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設置生成矩陣，然后輸入前面板的生成矩陣內，打開程序框圖，進行設計。

圖2-9分組碼程序框圖

設計圖如下：

輸入后將長串輸入數據流進行長度為4的分塊。也即為4維數組。和G矩陣相乘，之后再轉化為一維數組。由于矩陣乘法是數值相加的過程，而分組編碼是異或過程，因此需要將矩陣內每個元素除二取余，余數即為正確的異或過程。

分組碼譯碼： 首先設計校驗矩陣H。接著設計程序框圖如下：

圖2-10解調程序框圖

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入信號平均能量，將此能量與符號能量相乘乘上信號幅值，得到輸出信號

圖2-12 BPSK設計

BPSK。BPSK解調如圖所示。輸入數據流對2取余，輸出到下一個框圖，0對應1，1對應-1.4）利用USRP設備實現圖像發送 首先設置硬件設備，選擇好天線，然后打開發送端和接收端。得到結果如下：

圖2-13發送和接收圖像

在圖像傳輸過程中會出現噪聲干擾，通過增大增益可以使噪聲減小。

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（備注：此處要求手寫，不得拷貝，要有自己的心得體會）

本人簽名：

年

月

月

日指導教師意見

第三篇：通信原理課設

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摘 要

摘要：所謂調制，就是在傳送信號的一方將所要傳送的信號附加在高頻振蕩上，再由天線發射出去。這里高頻振蕩波就是攜帶信號的運載工具，也叫載波。振幅調制，就是由調制信號去控制高頻載波的振幅，直至隨調制信號做線性變化。在線性調制系列中，最先應用的一種幅度調制是全調幅或常規調幅，簡稱為調幅（AM）。為了提高傳輸的效率，還有載波受到抑制的雙邊帶調幅波（DSB）和單邊帶調幅波（SSB）。在頻域中已調波頻譜是基帶調制信號頻譜的線性位移；在時域中，已調波包絡與調制信號波形呈線性關系。

本課程設計主要利用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺，設計一個AM調制與相干解調通信系統，分別在理想信道和非理想信道中運行，并把運行仿真結果輸入顯示器，根據顯示結果分析所設計的系統性能。經過調制，初步實現了設計目標，并且經過適當的完善后，實驗成功。

關鍵詞： MATLAB7.1 ；Simulink仿真平臺；AM調制；相干解調

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目錄 課程設計目的…………………………………………………………1 課程設計要求…………………………………………………………1 相關知識………………………………………………………………1 課程設計分析…………………………………………………………2 仿真……………………………………………………………………6

6結果分析………………………………………………………………10 參考文獻………………………………………………………………12

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1.課程設計的目的

1.掌握模擬系統AM調制和解調原理。2.掌握模擬系統AM調制和解調的設計方法。

3.掌握用MATLAB分析系統時域、頻域特性的方法，進一步鍛煉應用MATLAB進行編程仿真的能力。

4.熟悉基于Simulink的動態建模和仿真的步驟和過程。

2.課程設計的要求

利用Matlab軟件進行振幅調制和解調程序設計，輸出顯示調制信號、載波信號以及已調信號波形，并輸出顯示三種信號頻譜圖。對產生波形進行分析，并通過參數的改變，觀察波形變化，分析實驗現象。

3．相關知識 3.1 AM調制原理

幅度調制是用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規律變化的過程。幅度調制器的一般模型如圖2.1所示。

圖3.1—1 幅度調制模型

在圖2-1中，若假設濾波器為全通網絡（＝1），調制信號m?t?疊加直流A0后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規雙邊帶（AM）調幅.AM調制器模型如圖2-2所示

圖3.1—2 AM調制模型

AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m?t?成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。但為了保證包絡檢波時不發生失真，必須滿足A0?m?t?max，否

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則將出現過調幅現象而帶來失真。AM信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬信號帶寬的兩倍。

3.2 相干解調

由AM信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘運算來實現。相干解調的關鍵是是必須產生一個與調制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會破壞原始信號的恢復。

4.課程設計分析

4.1雙邊帶幅度調制

在DSB-AM系統中，已調信號的幅度正比與消息信號。這種調制通過使用乘法器完成，將消息信號嗎m(t)與載波Accos(2πfct)，如圖4.1—1所示，表示為：

u(t)=Acm(t)cos(2πfct)

（1）

圖 4.1—1 DSB-AM調制原理結構框圖

其中

c(t)=Accos(2πfct)

（2）

是載波，而m(t)是消息信號。若以單頻正弦信號調制為例，那么典型波形如圖4.1—2所示。

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現取u(t)的傅立葉變換，可以得到DSB-AM信號的頻域表示為：

（3）

其中M(f)是m(t)的傅立葉變換。很明顯可以看出，這種調制方式將消息信號的頻譜進行了搬移，并在幅度上乘以Ac/2，傳輸帶寬Br是消息信號帶寬的兩倍，也就是說：

Br=2W

（4）

圖3顯示了一個典型的消息信號的頻譜及其相對應的DSB-AM已調信號的頻譜。

圖4.1—2 消息信號與DSB-AM已調信號的頻譜

已調信號的功率為

（5）

其中Pm是消息信號的功率。在DSB-AM通信系統中，信噪比SNR等于基帶的SNR，也就是：

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（6）

其中PR是接收到的功率（在接收端已調信號的功率），N0是噪聲功率譜密度（假定為白噪聲），W是信號噪聲的帶寬。

4.2雙邊帶抑制載波幅度調制

4.2.1.DSB信號的表達式、頻譜及帶寬

在幅度調制的一般模型中，若假設濾波器為全通網絡（＝1），調制信號

中無直流分量，則輸出的已調信號就是無載波分量的雙邊帶調制信號，或稱抑制載波雙邊帶（DSB-SC）調制信號，簡稱雙邊帶（DSB）信號。

DSB調制器模型如圖4.2.1—1所示。可見DSB信號實質上就是基帶信號與載波直接相乘，其時域和頻域表示式分別為

圖4.2.1—1DSB-SC調制模型

（7）

（8）

DSB信號的包絡不再與

成正比，故不能進行包絡檢波，需采用相干解調；除不再含有載頻分量離散譜外，DSB信號的頻譜與AM信號的完全相同，仍由上下對稱的兩個邊帶組成。故DSB信號是不帶載波的雙邊帶信號，它的帶寬與AM信號相同，也為基帶信號帶寬的兩倍，即

4.2.2.DSB信號的解調

DSB信號只能采用相干解調，其模型與AM信號相干解調時完全相同，此時，乘法器輸出

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經低通濾波器濾除高次項，得

（9）

即無失真地恢復出原始電信號。

抑制載波的雙邊帶幅度調制的好處是，節省了載波發射功率，調制效率高；調制電路簡單，僅用一個乘法器就可實現。缺點是占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號的2倍。

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5.仿真

5.1雙邊帶頻帶幅度調制的系統仿真

圖5.1-1雙邊帶頻帶幅度調制的系統仿真框圖

圖5.1-2 DSB AM Modulator Passband(雙邊帶頻帶幅度調制器)的主要參數

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圖5.1-3 DBS AM Demodulator Passband(雙邊帶頻帶幅度解調器)的主要參數

圖5.1-4 DBS AM（雙邊帶幅度調制）頻譜儀（Spectrum Scope）的主要參數

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5.2雙邊帶抑制載波幅度調制系統仿真

圖5.2-1 雙邊帶抑制載波幅度調制的系統仿真框圖

圖5.2-2 DSB-SC AM 信號發生器（Signal Generator）的主要參數

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圖5.2-3 DSB-SC AM Modualtor Passband(雙邊帶頻帶抑制幅度調制器)的主要參數

圖5.2-4 DSB-SC AM的頻譜儀（Spectrum Scope）的主要參數

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6.結果分析

6.1雙邊帶頻帶幅度調制的系統仿真結果

圖6.1-1雙邊帶頻帶幅度調制后的頻域圖

圖6.1-2雙邊帶頻帶幅度調制仿真系統中示波器的波形圖

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6.2雙邊帶抑制載波幅度調制系統仿真結果

圖6.2-1 雙邊帶頻帶抑制幅度調制后調制信號的頻域圖

圖6.2-2 雙邊帶抑制幅度調制后調制信號的時域圖

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7．參考文獻

【1】桑林，郝建軍，劉丹，【數字通信】，北京郵電大學出版社，2002 【2】苗云長等主編，【現代通信原理及應用】，電子工業出版社，2005 【3】吳偉鈴，龐沁華，【通信原理】，北京郵電大學出版社，2005 【4】張圣勤，【MATLAB7.0實用教程】桑林，郝建軍，劉丹，數字通信，北京郵電大學出版社，2002 【5】邵玉斌，【Matlab/Simulink通信原理建模與仿真實例分析】，清華大學出版社，2008 【6】沈偉慈。【通信電路】，西安電子科技大學出版社，2007

第四篇：通信原理課設文檔simulink

《通信原理》課程設計

開機，啟動Matlab，在工作窗口Simulink。

模塊庫——>各個模塊 Simulink：基本模塊庫

Commuinications Blockset：通信模塊庫 Signal Processing Blockset：信號處理模塊庫

基本原理：

1． 信源

通信工具箱：Communications Blockset——Comm Sources/Rondom Data Sources 選擇：Bernoulli Binary Generator二進制伯努利序列產生器

Random Integer Generator 隨機整數產生器 Signal Processing Blockset——signal Processing Sources

Sine Wave正弦波 2． 噪聲源

Communications Blockset——Comm Sources/Noise Generators 選擇：Gaussian Noise Generator高斯白噪聲產生器

Rayleigh Noise Generator瑞利噪聲產生器

Uniform Noise Generator均勻噪聲產生器 3． 示波器

Simulink——〉Sinks——〉Scope 4． 相加器、增益、相乘器 Simulink——〉Math Operations——〉Add、Gain、Produc 5． 信道

高斯白噪聲加性信道

Communications Blockset—〉Comm Sources—〉Noise Generators—〉Gaussian Noise Generator 6． 濾波器

Signal Processing Blockset——〉Filtering——〉Filter Designs——〉Digital Filter Design 低通濾波器的帶寬：基帶信號的帶寬

帶通濾波器的帶寬：載波頻率±基帶信號的帶寬 7． Relay（抽樣判決器）

Simulink——〉Discontinuities——〉Relay 這是一個滯環比較器，一般用來作為調節有波動的系統時的緩沖。

parameters里的設置為：switch on point-閾值上限，switch off point-閾值下限，output when on-閾值上限輸出值，output when off-閾值下限輸出值。

例如某個信號的閾值上限為1.5，下限為0.5，上限輸出為1，下限輸出為0.當該信號上升到大于1.5時，relay的輸出為1。若信號下一個周期小于1.5，但仍大于0.5時，其輸出仍保持為1。只有當信號下降到小于0.5時，才會輸出0。

它的意義是使信號調節有一個足夠的范圍寬度，而不至于因為每個周期都進行調節。8． 眼圖、星座圖、誤碼率

Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Discrete-Time Eye Diagram Scope ? Samples per symbol：每個符號的采樣點數，自己計算1個二進制碼元在系統中有多少個采樣點，也就是要保證眼圖窗口的時間寬度為整數個碼元寬度（最好1、2個）。? Offset：非負整數，小于Samples per symbol和Samples per trace的乘積，指定在畫第一個點時省略的采樣點數。可調。

? Samples per trace：正數，指定每一條軌跡的符號數目。如2，顯示兩個符號周期。? Traces displayed：疊加的軌跡的數目。

? New traces per display：正整數，小于Traces displayed，指定每一次顯示時新軌跡的數目。

? Rendering Properties：線型和顏色設計 ? Axes Properties：x、y軸范圍設計

? Figure Properties：眼圖顯示的數據類型設計

Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Discrete-Time Scatter Plot Scope Communications Blockset—〉Comm Sinks——〉Error Rate Calculation

第五篇：通信原理課設概況

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一.設計平臺

Simulink是Matlab環境下的一部分，它通過使用框圖的方式編輯建模，比較直觀。Simulink是一種基于MATLAB的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統、非線性系統、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中【2】。

Simulink是Matlab最重要的組件之一，它提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。

Simulink是用于動態系統和嵌入式系統的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統，Simulink提供了交互式圖形化環境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執行和測試【3】。

Simulink是一種可視化工具。構架在Simulink基礎之上的其他產品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB;緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創建、建模環境的定制以及信號參數和測試數據的定義。

二、設計目的：

① 分別設計AM，FM調制與解調通信系統，分別在理信道和非理想信道中運行，并得出仿真結果，分析比較三種不同的調制方式所存在的不同。② 熟悉MATLAB文件中M文件的使用方法，包括函數、原理和方法的應用。③ 增強在通信原理仿真方面的動手能力與自學能力。

三、設計內容和實驗要求

④ 系統建模

⑤ 確定仿真算法 ⑥ 建立仿真模型 ⑦ 設計仿真程序 ⑧ 運行仿真程序

⑨ 輸出仿真結果并進行分析

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四、模擬通信系統簡介

通信系統是為了有效可靠的傳輸信息，信息由信源發出，以語言、圖像、數據為媒體,通過電(光)信號將信息傳輸，由信宿接收。通信系統又可分為數字通信與模擬通信。基于課程設計的要求，下面簡要介紹模擬通信系統。

信源是模擬信號，信道中傳輸的也是模擬信號的系統為模擬通信。模擬通信系統的模型如圖5.1所示。

圖4.1模擬通信系統模型

調制器: 使信號與信道相匹配, 便于頻分復用等。發濾波器: 濾除調制器輸出的無用信號。收濾波器: 濾除信號頻帶以外的噪聲，一般設N(t)為高斯白噪聲,則Ni(t)為窄帶白噪聲。

4.1AM,FM調制原理

4.1.1

AM調制原理

幅度調制是用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規律變化的過程。幅度調制器的一般模型如圖.2所示。

圖4.2 幅度調制模型

在圖4.2中，若假設濾波器為全通網絡（＝1），調制信號m?t?疊加直流A0后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規雙邊帶（AM）調幅.AM調制器模型如圖4.3所示

圖4.3 AM調制模型

AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m?t?成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。但為了保證包絡檢波時不發生失真，必須滿足A0?m?t?max，否則將出現過調幅現象而帶來失真。AM信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡

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像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬信號帶寬的兩倍。

4.1.2 FM調制原理

[1] 頻率調制的一般表達式為：

（4-1）

FM和PM非常相似，如果預先不知道調制信號的具體形式，則無法判斷已調信號是調頻信號還是調相信號。

圖 5.4

m(t)??(?)dt?PM?SFM(t)

圖 4.5 圖（5.4）所示的產生調頻信號的方法稱為直接調頻法，圖（5.5）所示的產生調頻信號的方法稱為間接調頻法[4]。由于實際相位調制器的調節范圍不可能超出，因而間接調頻的方法僅適用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調制情形，而直接調頻則適用于寬帶調制情形。

根據調制后載波瞬時相位偏移的大小，可將頻率調制分為寬帶調頻（WBFM）與窄帶調頻（NBFM）。寬帶與窄帶調制的區分并無嚴格的界限，但通常認為由調頻所引起的最大瞬時相位偏移遠小于30°時，（4-2）

稱為窄帶調頻。否則，稱為寬帶調頻。

為方便起見，無妨假設正弦載波的振幅A＝1，則由式（4-1）調頻信號的一般表達式，得

SFM(t)?cos[?ct?KF?m(t)d?]??t??tcos?ctcos[KF?m(?)d?]?sin?csin[KF?m(?)d?]（4-3）

??t通過化解，利用傅立葉變化公式可得NBFM信號的頻域表達式：

在NBFM中，由于下邊頻為負，因而合成矢量不與載波同相，而是存在相位偏移，當最大相位偏移滿足式（4-2）時，合成矢量的幅度基本不變，這樣就形成了FM信號。

ms=

（5-4）

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圖4-5 NBFM信號頻譜

五、幾種調制方式間的比較

5.1幾種不同的模擬調制方式

假定所有調制系統在接收機輸入端具有相等的信號功率，且加性噪聲都是均值為0、雙邊功率譜密度為/2的高斯白噪聲，基帶信號帶寬為，在所有系統都滿足

例如，為正弦型信號。綜合前面的分析，可總結各種模擬調制方式的信號帶寬、制度增益、輸出信噪比、設備（調制與解調）復雜程度、主要應用等如下表所示。表中還進一步假設了AM為100%調制。

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5.2幾種模擬調制的性能比較

就抗噪性能而言，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM與AM接近。如6.5中所示出了各種模擬調制系統的性能曲線，圖中的圓點表示門限點。門限點以下，曲線迅速下跌；門限點以上，DSB、SSB的信噪比比AM高4.7dB以上，而FM（＝6）的信噪比比AM高22dB。

就頻帶利用率而言，SSB最好，VSB與SSB接近，DSB、AM、NBFM次之，WBFM最差。

5.3幾種模擬調制的特點及應用

AM調制的優點是接收設備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差，信

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號帶寬較寬，頻帶利用率不高。因此，AM制式用于通信質量要求不高的場合，目前主要用在中波和短波的調幅廣播中。

DSB調制的優點是功率利用率高，但帶寬與AM相同，頻帶利用率不高，接收要求同步解調，設備較復雜。只用于點對點的專用通信及低帶寬信號多路復用系統。

SSB調制的優點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優于AM，而帶寬只有AM的一半；缺點是發送和接收設備都復雜。SSB制式普遍用在頻帶比較擁擠的場合，如短波波段的無線電廣播和頻分多路復用系統中。

VSB調制性能與SSB相當，原則上也需要同步解調，但在某些VSB系統中，附加一個足夠大的載波，形成（VSB+C）合成信號，就可以用包絡檢波法進行解調。這種（VSB+C）方式綜合了AM、SSB和DSB三者的優點。所以VSB在數據傳輸、商用電視廣播等領域得到廣泛使用。

FM波的幅度恒定不變，這使得它對非線性器件不甚敏感，給FM帶來了抗快衰落能力。利用自動增益控制和帶通限幅還可以消除快衰落造成的幅度變化效應。這些特點使得NBFM對微波中繼系統頗具吸引力。WBFM的抗干擾能力強，可以實現帶寬與信噪比的互換，因而WBFM廣泛應用于長距離高質量的通信系統中，如空間和衛星通信、調頻立體聲廣播、短波電臺等。WBFM的缺點是頻帶利用率低，存在門限效應，因此在接收信號弱、干擾大的情況下宜采用NBFM，這就是小型通信機常采用NBFM的原因。

六．MATLAB生成圖像

6.1雙邊帶頻帶幅度調制的系統仿真

圖6.1-1雙邊帶頻帶幅度調制的系統仿真框圖 參數設置表

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6.2雙邊帶抑制載波幅度調制的系統仿真

圖6.2-1雙邊帶抑制載波幅度調制的系統仿真框圖

參數設置表

6.3單邊帶幅度調制系統仿真

圖6.3-1單邊帶幅度調制系統仿真框圖

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6.4FM頻率調制系統仿真

圖6.4-1 FM頻率調制系統仿真框圖

參數設置表

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6.5仿真結果

圖6.5-1雙邊帶頻帶幅度調制的系統頻域圖 圖6.5-2雙邊帶頻帶幅度調制的系統時域圖

6.5-3雙邊帶抑制載波幅度調制的系統頻域圖 6.5-4雙邊帶抑制載波幅度調制的系統時域圖

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圖6.5-5單邊帶幅度調制系統頻域圖 圖6.5-6單邊帶幅度調制系統時域圖

圖6.5-7單邊帶幅度調制系統頻域圖 圖6.5-8單邊帶幅度調制系統時域圖

6.6程序仿真結果

6.6.1AM仿真結果

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6.6.2FM仿真結果

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6.6.3程序清單：

AM ：

fm=100;fc=500;fs=5000;Am=1;A=2;N=512;K=N-1;n=0:N-1;t=(0:1/fs:K/fs);yt=Am*cos(2*pi*fm*t);figure(1)subplot(1,1,1),plot(t,yt),title('頻率為3000的調制信號f1的時時域波');y0=A+yt;y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(y2,N);% fft 變換 q1=(0:N/2-1)*fs/N;mx1=abs(y3(1:N/2));

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figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,y2);title('已調信號的時時域波');subplot(2,1,2);plot(q1,mx1);title('f1已調信號的頻譜');%繪圖 yc=cos(2*pi*fc*t);figure(3)subplot(2,1,1),plot(t,yc),title('載波fc時域波形')N=512;n=0:N-1;yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(yc1,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y3(1:N/2));figure(3)subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('載波fc頻譜')y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN產生高斯分布序列 w=y4.^2;%噪聲功率 figure(4)subplot(2,1,1);plot(t,y4);title('高斯白噪聲時域波形')y5=fft(y4,N);q2=(0:N/2-1)*fs/N;mx2=abs(y5(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪聲頻域波形')y6=y2+y4;figure(5)subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('疊加后的調制信號時域波形')q3=q1;mx3=mx1+mx2;subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('疊加后的調制信號頻譜波形')%調制 yv=y6.*yc;%乘以載波進行解調 Ws=yv.^2;p1=fc-fm;[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs);%Fir數字低通濾波

window=kaiser(k+1,beta);%使用kaiser窗函數

b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale');%使用標準頻率響應的加窗設計函數 yt=filter(b,1,yv);yssdb=yt.*2-2;figure(6)

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subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('經過低通已調信號的時域波形采樣')y9=fft(yssdb,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y9(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('經過低通已調信號頻域波形')%解調 ro=y9-yt;W=(yt.^2).*(1/2);R=W/w r=W/ro G=r/R FM：

dt=0.001;%設定時間步長 t=0:dt:1.5;%產生時間向量

am=5;%設定調制信號幅度 fm=5;%設定調制信號頻率 mt=am*cos(2*pi*fm*t);%生成調制信號 fc=50;%設定載波頻率 ct=cos(2*pi*fc*t);%生成載波 kf=10;%設定調頻指數 int_mt(1)=0;for i=1:length(t)-1 int_mt(i+1)=int_mt(i)+mt(i)*dt;%求信號m(t)的積分 end %調制，產生已調信號 sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt);%調制信號 %***************************************** %*************添加高斯白噪聲************** sn1=10;%設定信躁比(小信噪比)sn2=30;%設定信躁比(大信噪比)sn=0;%設定信躁比(無信噪比)db=am^2/(2*(10^(sn/10)));%計算對應的高斯白躁聲的方差

n=sqrt(db)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲

nsfm=n+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調信號（信號通 %過信道傳輸）

%***************************************** %****************FM解調******************* for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理

diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;

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diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;%***************************************** %**************時域到頻域轉換************** ts=0.001;%抽樣間隔 fs=1/ts;%抽樣頻率

df=0.25;%所需的頻率分辨率，用在求傅里葉變換

%時，它表示FFT的最小頻率間隔

%*****對調制信號m(t)求傅里葉變換***** m=am*cos(2*pi*fm*t);%原調信號 fs=1/ts;if nargin==2 n1=0;else n1=fs/df;end n2=length(m);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));M=fft(m,n);m=[m,zeros(1,n-n2)];df1=fs/n;%以上程序是對調制后的信號u求傅里變換

M=M/fs;%縮放，便于在頻鋪圖上整體觀察

f=[0:df1:df1*(length(m)-1)]-fs/2;%時間向量對應的頻率向量

%************對已調信號u求傅里變換********** fs=1/ts;if nargin==2 n1=0;else n1=fs/df;end n2=length(sfm);n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));U=fft(sfm,n);u=[sfm,zeros(1,n-n2)];df1=fs/n;%以上是對已調信號u求傅里變換

U=U/fs;%縮放 %****************************************** %***************************************** disp('按任意鍵可以看到原調制信號、載波信號和已調信號的曲線')

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pause %**************figure(1)****************** figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%繪制調制信號的時域圖

xlabel('時間t');title('調制信號的時域圖');subplot(3,1,2);plot(t,ct);%繪制載波的時域圖 xlabel('時間t');title('載波的時域圖');subplot(3,1,3);plot(t,sfm);

%繪制已調信號的時域圖 xlabel('時間t');title('已調信號的時域圖');%****************************************** disp('按任意鍵可以看到原調制信號和已調信號在頻域內的圖形')pause %************figure(2)********************* figure(2)subplot(2,1,1)plot(f,abs(fftshift(M)))%fftshift:將FFT中的DC分量移到頻譜中心 xlabel('頻率f')title('原調制信號的頻譜圖')subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftshift(U)))xlabel('頻率f')title('已調信號的頻譜圖')%****************************************** disp('按任意鍵可以看到原調制信號、無噪聲條件下已調信號和解調信號的曲線')pause %**************figure(3)****************** figure(3)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%繪制調制信號的時域圖

xlabel('時間t');title('調制信號的時域圖');subplot(3,1,2);plot(t,sfm);%繪制已調信號的時域圖 xlabel('時間t');title('無噪聲條件下已調信號的時域圖');nsfm=sfm;for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理 diff_nsfm(i)=(nsfm(i+1)-nsfm(i))./dt;

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end diff_nsfmn = abs(hilbert(diff_nsfm));%hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn-zero;subplot(3,1,3);%繪制無噪聲條件下解調信號的時域圖

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('時間t');title('無噪聲條件下解調信號的時域圖');%***************************************** disp('按任意鍵可以看到原調制信號、小信噪比高斯白噪聲條件下已調信號和解調信號已調信號的曲線')pause %**************figure(4)****************** figure(4)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%繪制調制信號的時域圖

xlabel('時間t');title('調制信號的時域圖');db1=am^2/(2*(10^(sn1/10)));%計算對應的小信噪比高斯白躁聲的方差

n1=sqrt(db1)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲

nsfm1=n1+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調信號（信號通 %過信道傳輸）

for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理

diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;end diff_nsfmn1 = abs(hilbert(diff_nsfm1));%hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包絡檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm),diff_nsfm);%繪制含小信噪比高斯白噪聲已調信號的時域圖 xlabel('時間t');title('含小信噪比高斯白噪聲已調信號的時域圖');subplot(3,1,3);%繪制含小信噪比高斯白噪聲解調信號的時域圖

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('時間t');title('含小信噪比高斯白噪聲解調信號的時域圖');

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%***************************************** disp('按任意鍵可以看到原調制信號、大信噪比高斯白噪聲條件下已調信號和解調信號已調信號的曲線')pause %**************figure(5)****************** figure(5)subplot(3,1,1);plot(t,mt);%繪制調制信號的時域圖

xlabel('時間t');title('調制信號的時域圖');db1=am^2/(2*(10^(sn2/10)));%計算對應的大信噪比高斯白躁聲的方差

n1=sqrt(db1)*randn(size(t));%生成高斯白躁聲

nsfm1=n1+sfm;%生成含高斯白躁聲的已調信號（信號通過信道傳輸）

for i=1:length(t)-1 %接受信號通過微分器處理

diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;end diff_nsfmn1 = abs(hilbert(diff_nsfm1));%hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度（包 %絡檢波）

zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;diff_nsfmn1=diff_nsfmn1-zero;subplot(3,1,2);plot(1:length(diff_nsfm1),diff_nsfm1);%繪制含大信噪比高斯白噪聲已調信號 %的時域圖

xlabel('時間t');title('含大信噪比高斯白噪聲已調信號的時域圖');subplot(3,1,3);%繪制含大信噪比高斯白噪聲解調信號 %的時域圖

plot((1:length(diff_nsfmn1))./1000,diff_nsfmn1./400,'r');xlabel('時間t');title('含大信噪比高斯白噪聲解調信號的時域圖');%******************結 束******************* 七·.項目設計總結

這周的課程設計很短，但收獲很多。我用MATLAB進行了AM調制解調及抗噪性的研究。不但又加深了課本的知識，而且也對MATLAB的基本知識有了一定掌握。

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本次課程設計中實現了通信基本知識與MATLAB的結合，并在實際中設計并仿真AM調制解調的過程。

這次課程設計中我不得不對AM原理其設計步驟進行更深一層次的理解，對書中原來學到的只知其果不懂其因的理論，在設計中也有了更深刻的認識。

這次設計需要自己設計而我的MATLAB的基礎不是很好。這次課程設計雖然很簡單，由于沒有基礎，查找了很多相關的資料，并且上網搜集了很多的相關設計，但由于很多資料上面對于AM都是只簡單介紹了原理以及調制解調，還都不是很全。而且這讓我在編譯和調試過程中除了很多次錯誤，這是過程，學習就是在過程中進行的，經過自己幾天的勞動，再加上同學們和老師的幫助，不僅對讀Simulink了很大提高，更加熟系了MATLAB的應用，也對其中的函數有了大概的了解

總之這次課程設計收獲很大，是一場難得的鍛煉機會。

八．參考文獻

[1] 樊昌信.通信原理（第6版）.國防工業出版社，2006，09 [2] 黎洪松.數字通信原理.西安電子系科技大學出版社，2005，07 [3] 任嘉偉.數字頻帶通信系統計算機仿真[J].電腦知識與技術，2008，07 [4] 呂躍廣 通信系統仿真.電子工業出版社,2010.03 [5] 席在芳等 基于SIMULINK 的現代通信系統仿真分析[J].系統仿真學報