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基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析.pdf
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课程设计任务书
学生姓名: 专业班级: 电信
指导教师: 工作单位: 武汉理工大学
题 目:
信号分析处理课程设计
-基于 MATLAB 的模拟信号频率调制(FM)与解调分析
初始条件:
1. Matlab6.5 以上版本软件;
2. 先修课程:通信原理等;
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、利用 MATLAB 中的 simulink 工具箱中的模块进行模拟频率(FM)调制与解调,观
察波形变化
2、画出程序设计框图,编写程序代码,上机运行调试程序,记录实验结果(含计算结
果和图表等),并对实验结果进行分析和总结;
3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写,具体包括:
⑴ 目录; ⑵ 理论分析;
⑶ 程序设计; ⑷ 程序运行结果及图表分析和总结;
⑸ 课程设计的心得体会(至少 800 字,必须手写。);
⑹ 参考文献(不少于 5 篇)。
时间安排:
周一、周二查阅资料,了解设计内容;
周三、周四程序设计,上机调试程序;
周五、整理实验结果,撰写课程设计说明书。
指导教师签名: 2013 年 7 月 2 日
系主任(或责任教师)签名: 2013 年 7 月 2 日
武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书
目 录
1 Simulink 简介 · ········· · · ···· · · ···· · · ····· · ·· · · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· ·· · · ···· · · ····· · ·· 1
1.1 Matlab 简介·· · · ···· · · ···· · · ····· · ····· · ···· · ····· · ····· · ····· · ····· 错误!未定义书签。
1.2 Simulink 介绍 ··· · · ···· · · ···· · · ····· · ····· · ··· · · ····· · ····· · ····· · · 错误!未定义书签。
2 原理分析 · ·· · · ···· · · ····· · ····· · ····· · ··· · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· 错误!未定义书签。
2.1 通信系统 ··· · · ···· · · ····· · ····· · ····· · ··· · · ····· · ····· · ····· · ····· · · 错误!未定义书签。
2.1.1 通信系统的一般模型 ·· · ····· · · ····· · ···· · · ····· · ···· ····· 错误!未定义书签。
2.1.2 模拟通信系统 · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · ·· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· ··· · · 3
2.2 FM 调制与解调原理··· · ····· · ····· · ····· · ····· · ···· · ····· · ····· · 错误!未定义书签。
3 基于 Matlab 方案设计 · ······ · ····· · ······ · ····· · ····· ·· · ····· · ····· · ····· · ····· · · ···· ······ · 6
3.1 Matlab 代码·· · · ···· · · ···· · · ····· · ····· · ···· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · · ·· ···· · · ····· · ·· 6
3.2 Matlab 仿真·· · · ···· · · ···· · · ····· · ····· · ···· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · · ·· ···· · · ····· · ·· 8
4 基于 Simulink 方案设计· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · ·· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· ··· 12
4.1 使用 Simulink 建模和仿真的过程 · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · ·· · ····· · ····· · ·· 12
4.1.1 Simulink 模块库简介 · ·· ····· · ····· · ····· · ····· · ····· ··· · ····· · ····· · ····· · ···· 12
4.1.2 调制解调模块库简介 · · · · ···· · · ····· · ····· · ····· · ···· · ···· · · ···· · · ····· · ····· · 13
4.2 FM 调制与解调电路及仿真····· · ····· · ····· · ····· · ····· · ·· ······ · ···· · · ····· · ····· · · 14
4.3 仿真结果分析 ·· · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· ··· · ····· · ····· · ······ · ···· · · ··· · ····· · ··· 17
5 心得体会 · ·· · · ···· · · ····· · ····· · ····· · ··· · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· 错误!未定义书签。
6 参考文献 · ·· · · ···· · · ····· · ····· · ····· · ··· · · ····· · ····· · ····· · ····· · ····· · ·· · ····· · ····· · ····· · 20
本科生课程设计评定表
武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书
1 Simulink 简介
Simulink 是 Mathworks 公司推出的基于 Matlab 平台的著名仿真环境 Simulink 作为一种
专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭
建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本课题
主要是以 simulink 为基础平台,对 FM 信号的调制与解调进行分析。
1.1 Matlab 简介
Matlab 是 Matrix Laboratory 的缩写,意为矩阵实验室。它具有强大的矩阵处理功能
和绘图功能,进还能进行文字处理,绘图,建模仿真等功能。Matlab 是美国 MathWorks 公
司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术
计算语言和交互式环境,主要包括 Matlab 和 Simulink 两大部分。 Matlab 已经发展成为多
学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。Matlab 的基本数据单位是矩阵,它的指令表
达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用 Matlab 来解算问题要比用 C,FORTRAN
等语言完成相同的事情简捷得多,并且 Matlab 也吸收了像 Maple 等软件的优点,使 Matlab
成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C,FORTRAN,C++,JAVA 的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 Matlab 函数库中方便自己以后调
用,此外许多的 Matlab 爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。
Matlab 的帮助功能很强大,自带有详细的帮助手册,基于 HTML 的完整的帮助功能,也可
以用 help 命令来得到帮助信息。程序语法与 C 语言类似,设计自由度大,方便我们编程。
Matlab 有高级的程序环境,但程序环境很简单易用。 Matlab 源程序具有很大的开放性。
Matlab 有强大的的图形绘制功能。Matlab 还拥有功能强大的各种工具箱。这些工具箱都是
由该领域内学术水平很高的专家编写的,所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序,
而直接进行高,精,尖的研究,能极大地促进我们的学习研究工作。
1.2 Simulink 介绍
Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分
析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就
可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、
效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理
的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。
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武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书
Simulink 框图提供了交互性很强的仿真环境,既可以通过下拉菜单执行仿真,也可以
通过命令行进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便,而命令行方式对于运行一大类仿
真如蒙特卡罗仿真非常有用。Simulink 的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能:采用
Matlab、FORTRAN 和 C 代码生成自定义模块库,并拥有自己的图标和界面。因此用户可
以将使用 FORTRAN 或 C 编写的代码链接进来,或者购买使用第三方开发提供的模块库进
行更高级的系统设计、仿真与分析。
从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的,通过系统的仿真与分析可
以看出 Simulink 在系统建模和仿真中的巨大优势,是学习、研究和设计通信系统强有力的
工具。
Simulink 可以直接利用 Matlab 的诸多资源与功能,Simulink 具有以下特点:基于矩
阵的数值计算,高级编程语言,图形与可视化。利用可视化仿真工具Simulink 对通信系统
进行了仿真分析的技术路线分为:对仿真数学模型的有效性验证;对通信系统仿真模型(程
序)的验证;对仿真算法的验证;对仿真结果置信度分析。
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武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书
2 原理分析
2.1 通信系统
2.1.1 通信系统的一般模型
实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对
点通信为例,通信系统的组成,通常也称为一般模型。如图 2-1 所示。
图 2-1 通信系统的一般模型
发送设备的基本功能是将信源和信道结合匹配起来,即将信源产生的原始电信号(基
带信号)变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的,在需要频谱搬移的场
合,调制是最常见的变换方式;对传输数字信号来说,发送设备又常常包含信源编码和信
道编码等等信息。
在接收端,接收设备的功能与发送设备相反,即进行解调、译码、解码等。它的任务
是从信道中接收的带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号。
2.1.2 模拟通信系统
我们把信道中传输模拟信号的系统统称为模拟通信系统。模拟通信系统的组成可由一
般通信系统模型略加改变而成,如图 2-2 所示。在这里一般通信系统模型中的发送设备和
接收设备分别为调制器、解调器所替换。
对于模拟通信系统,它主要包含两种重要变换。一是把连续消息变换成电信号(发送
端信息源完成)和把电信号恢复成最初的连续消息(接收端信宿完成)。由信源输出的电
信号(基带信号),由于它具有频率较低的频谱分量,一般不能直接作为传输信号而送到
信道中进行远距离传输。因此,模拟通信系统里常有第二种变换,即将基带信号转换成其
适合信道传输的信号,这一变换由调制器完成;在收端同样需经相反的变换,它由解调器
完成。经过调制后的信号通常称为已调信号。已调信号有三个基本特性:一是携带有消息,
二是适合在信道中传输,三是频谱具有带通形式,且中心频率远离零点频率。因而已调信
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