通信原理课程设计-调制解调原理在无线电通信、广播、电视、雷达、导航和遥控遥测系统中的发展和应用

1、通信原理课程设计说明书通信原理课程设计说明书学院：学院： 班级：班级： 姓名：姓名： 学号：学号： 0目录 一、MATLAB/Simulink的简介 2 三、调频调制的理论知识 4 四、调频信号解调的理论知识 5 五、设计过程6 六、设计总结.17 七、参考文献.181一一、M MA AT TL LA AB B/ /S Si im mu ul li in nk k的的简简介介美国 Mathworks 公司于 1967 年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为 Matlab）这就是 Matlab 最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从 Matlab 诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了 7.X 版本。 Matlab 是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩

2、充 Matlab 的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过 Matlab 来学习某个领域的科学知识，这就是 Matlab 真正在全世界推广开来的原因。目前的 Matlab 版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像 VB 等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱） ，所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab 和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了 Matlab 的应用潜力。可以说，Matlab 已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一 。确切的说，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程

3、的。Simulink 工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在 Simulink 环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程2和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink 模块库（或函数库）包含有 Sinks（输出方式） 、Sources（输入源） 、Linear（线性环节） 、Nonlinear（非线性环节） 、Connection（连接与接口）和 Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的 Simulink 库模块（或库函数） ，而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink 创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，

4、来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过 Simulink 的菜单或 MATLAB 的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用 Scope 模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到 MATLAB 的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB 的所有工具及 Simulink 本身的应用工具箱都包含这些工具。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink 不能脱离 MATLAB 而独立工作。 二二、课课程程设设计计的的目目的的 建模仿真一调频立体声系统（包括收发两端）见樊昌信的通信原理提示：调频立体声采用的左右声道信号可以是同频单音频信号，但幅度，相位不同。不同的幅度代表不同位置的信号

5、到达输入端的衰减不同，不同相位代表不同位置的信号到达接收端延时不同三三、调调频频调调制制的的理理论论知知识识由于 AM 本身具有过大的噪声灵敏度等内在不足，所以人们提出了 FM 机制。因为噪声一般都是由信号中附加的幅度变化产生的，所以需要在调频接收机加一个限幅器来滤出这些噪声1。 调制就是用一个信号（称为调制信号）去控3制另一个作为载体的信号（称为载波信号） ，让后者的某一特征参数按前者变化。用来改变载波信号的某一参数（如幅值、频率、相位）的信号称为调制信号。调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为载体的信号提供；常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。经过调制的载波信号称为已调信号。 调频是通过改变载波的频率使之与基带信号幅度的变化相同从而实现调制过程。当经过调频的载波到达接收机时，由原始基带信号产生的频率变化被表示成幅度的变化。然后基带信号被放大并送入适当的变换器中。调频中基带信号的幅度会改变 RF 载波的频率，而不像调幅会改变载波的幅度4。调频载波的实际频率偏移量由基带信号幅度的增加和减少来决定。频偏是指在调制过程中载波偏移中心频率的量。然而，若不经过任

6、何基带信号的调制，载波的频率将停在发射机预置的中心频率上。中心频率是有主控振荡器产生的频率经过倍频而得到的4。因此，当进行基带调制时，载波的频率会忽大忽小：当基带信号的幅度是正值时，载波的频率变大；而基带信号的幅度是负值时，载波的频率将小于它的中心频率。 调频电路的种类很多，无论采用哪种调频电路，都应满足以下要求：具有线性的调频特性，即已调波的瞬时频率应与调制信号幅度成比例地变化； 具有较高的调制灵敏度，即单位调制电压的变化所产生的频率偏移要大；最大频偏与调制信号频率无关，在调制过程中保持不变； 未调制的载波频率应具有一定的频率稳定度； 寄生调幅应尽可能小。 产生调频信号通常有两种方法，一种为直接调频法，又称参数变值法，即用调制信号直接控制载频振荡电路的振荡频率；另一种为倍频法，又称间接调频法，即先对调制信号积分，然后用积分后的调制信号对载波进行调相，最终得到调频。四四、调调频频信信号号解解调调的的理理论论知知识识解调就是在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号的过程。其目的是得到一个幅4度随输入信号频率成比例变化的输出信号。

7、相干解调适用于线性调制，因此对调频信号只限于窄带调频的情况。相干解调的关键是必须在接收端产生与调制载波同频同相的本地载波，否则会对解调的结果产生不同程度的影响。解调器的框图如图所示。其中带通滤波器用来限制信道所引入的噪声，但能使调频信号顺利通过。五五、设设计计过过程程1 1、设计调制模块，其过程框图如下：、设计调制模块，其过程框图如下：各模块设置参数框图：各模块设置参数框图：567得到的波形如下：得到的波形如下：8DSB 信号：9102 2、解调信号模块：、解调信号模块：LPF 015khzBPF 23khz53khz导频滤波19khz2LPF立体声解调1112低通滤波器参数设置模块：低通滤波器参数设置模块：通过低通滤波器得到的为和信号的波形为通过低通滤波器得到的为和信号的波形为：带通滤波器参数设置模块：13通过带通通滤波器得到的通过带通通滤波器得到的 DSBDSB 信号的波形为：信号的波形为：保留导频的保留导频的 LPFLPF 参数设置为：参数设置为：14通过通过 LPFLPF 得到的导频信号为：得到的导频信号为：解调得到的信号为15六六、设设计计总总结结本设计主要完成了如下工作：

8、（1）分析了调制解调的基本原理及其在现 代通信领域中的重要性，通过对多种调制解调方案进行分析和比较，调制过程 选择了直接调频法，解调过程选择了高频电路；具体实现语音信号调制解调的 过程时，我采取对多种基本电路进行分析、计算和比较，找出优缺点，选择最 佳方案。 （2）从解决语音信号调制解调的基本问题入手，讨论了调制解调原 理在无线电通信、广播、电视、雷达、导航和遥控遥测系统中的广泛应用。 （3）通过对语音信号调制解调系统的深入研究，使我掌握了调制解调的基本原 理以及利用基本电路实现该系统的方法。对调制解调原理在无线电通信、广播、 电视、雷达、导航和遥控遥测系统中广泛的发展和应用具有一定的指导意义。 （4） 通过本次 设计，使我学会了怎样查阅资料和利用工具书；由于学有所限， 因此，当在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找 资料，然后加以吸收利用，以提高自己的应用能力，而且还能增长自己见识， 补充最新的专业知识。让我对以前学过的理论知识起到了回顾、消化和巩固作 用。丛中培养了我严肃认真、实事求是的科学态度，吃苦耐劳的精神以及相对 应的工程意识，体现了同学之间的友谊互助精神。 本课题的研究虽然取得了一 定的收获，但在很多方面还有待于进一步的改进和完善16七七、参参考考文文献献1 韩广兴.电子元器件与实用电路基础.北京：电子工业出版社，2002.331332 2 南里平.通信原理简明教程.北京:清华大学出版社,2000.15,102105 3 唐素荣.无线电爱好者读本.北京：人民邮电出版社，2000.371403 4 Cotter W.sayre.无线通信设备与系统设计大全.北京：人民邮电出版社， 2004.4069 5 罗伟雄，韩力，原东昌，丁志达.通信原理与电路，北京：北京理工大学出 版社，1999.71143 6 Roy Blake，张晋峰.现代通信系统（第二版） ，电子工业出版社，2001 7 董荔真，模拟与数字通信电路，北京：北京理工大学出版社，1990 8 曹志刚，现代通信原理，北京：国防工业出版社，1992 9 郭世满，数字通信-原理、技术及应用北京：人民邮电出版社 ，1994 10张风言，电子电路基础（第二版），北京：高等教育出版社，1995

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