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simulink 仿真FM信号调制与解调过程出错
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新手, 积分 12, 距离下一级还需 38 积分
本帖最后由 宁静致伟 于
22:46 编辑
本人simulink 小白一个，想通过simulink 仿真一下FM信号的调制和解调过程，加深对所学知识的理解，但是仿真过程中出了一些问题。程序框图如图片“FM 调制解调的程序图”所示，错误提示如图片“错误提示所示”，源程序如附件“FM1”所示，跪求simulink仿真大神指导，大家做个朋友也行啊。谢谢。
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请大家多指导啊，自己顶一个
MATLAB 信号处理与通信版块优秀回答者
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建议直接用m文件 不用simulink
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MATLAB中文论坛微社区导读：本次实践开设的计算机课程设计为软件仿真，利用matlab编写程序建立M文件对计算机实验进行仿真，软件仿真已成为必不可少的一部分，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，调制就是使一个信号（如光等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（，解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号，对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程，对于频率调制来说，解调是从它通信工程专业综合课程设计 引言
本次实践开设的计算机课程设计为软件仿真，利用matlab编写程序建立M文件对计算机实验进行仿真。随着通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为必不可少的一部分。随着信息技术的不断发展，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbeench、Protel、Systemview、Matlab等。虚拟实验技术发展迅速，应用领域广泛，一些在现实世界无法开展的科研项目可借助于虚拟实验技术完成，例如交通网的智能控制、军事上新型武器开发等。 调制就是使一个信号（如光等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。在信号和模拟通信的中心问题是要把载有消息的信号经系统加工处理后，送入信道进行传送，从而实现消息的相互传递。消息是声音、图像、文字、数据等多种媒体的集合体。把消息通过能量转换器件，直接转变过来的电信号称为基带信号。AM是调幅（Amplitude Modulation），用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。用MATLAB仿真工具仿真的AM调制解调与解调器抗干扰性能分析的工作原理和工作过程,完成对调制与解调过程的分析以及相干解调器的抗干扰性能的分析。通过对波形图的分析给出不同信噪比情况下的解调结果对比。寻找最佳调试解调途径已相当重要。其中将数字信息转换成模拟形式称调制，将模拟形式转换回数字信息称为解调。 本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法在不同的信噪比情况下的解调结果。先从AM的调制研究，其次研究AM的解调以及一些有关的知识点，得出AM信号的数学模型及其调制与解调的框图和调制解调波形图，然后利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制与解调,给出不同信噪比情况下的解调结果对比。 1 AM调制解调的原理 1.1 AM的调制原理
AM是指对信号进行幅度调制。一般做法是先在原信号上叠加一个直流信号，以保证信号f(t)?A?0， 然后乘上一个高频的余弦信号，即得到g(t)?[f(t)?Acos(?t)]。在频域上的效果就是将原信号的 域谱 移动到W处，以适合信道传输的最佳频率范围g(t)的包络线即f(t)?A，用一个简单的包络检测电路就可以接收并还原信号了。
信源信号 AM调制
信道 AM解调 信宿信号
图1.1 仿真原理图 调制信号
m(t)?sin2ft
c(t)?sin2fct第1页 共21页
通信工程专业综合课程设计 调幅信号的时域表达式 sm(t)?{A0?m(t)}c(t)满足条件
（1.3） m(t)?A0f?fc
（1.4） 幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图1.2所示。
图1.2 幅度调制模型 在图1.2中，若假设滤波器为全通网络（ H(ω)＝1），调制信号mt叠加直流A0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带（AM）调幅.AM调制器模型如图1.3所示:
cos(?ct) 图1.3 AM调制模型 AM信号波形的包络与输入基带信号mt成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽信号带宽的两倍。从图中可知发送信号m(t)和直流分量叠加后乘以高频载波后即可形成AM调制信号。 具体时域表波形为：
SAM?[A0?m(t)]cos(?ct)
=A0cos(?ct) 对应的频谱波形为： 1A0SAM(f)?[M(f?fc)?M(f?fc)]?[?(f?fc)??(f?fc)] （1.6） 221.2 AM的解调原理 解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取原来的调制信号。对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。例如收音机里对调幅波的解调通常是利用二极管的单向导电特性，将幅度高频信号去掉一半，再利用电容器的充放电特性和低通滤波器去高频分量，就可以得到与包络形状相同的音频信号。对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程，频率解调要比幅度解调复杂，用普通检波电路时无法解调出调制信号的。必须采用频率检波方式，如各类鉴频器电路。 第2页 共21页
通信工程专业综合课程设计 1.2.1 AM波的相干解调 相干解调器的关键是产生相干波。这里我选取载波本身作为相干波，进而满足同步的要求。再通过低通滤波器滤除高频部分。 相干载波
与相干载波相乘
c(t)?sin2ft
（1.8） Sp(t)?m(t)c(t)Sp(t)再经低通滤波器就得到了解调器的输出。 从理论上来说，各种信号都可以用正交调制的方法来实现，其时域形式都可以表示为：
S(t)?I(t)cos(?vt)?Q(t)sin(?vt)
（1.9） 若调制信号在数字域上实现要对式（1.6）进行数字化： n?0n?0S(n)?I(n)cos()?Q(n)sin()
低通滤波器 CO?SC(t)
AM解调的数字模型 图1.4显示给出了AM解调的数字模型。由上图可知，解调端信道输出信号同频同相的高频载波COS?C(t)Sm(t)乘以跟发送端后，经过低通滤波器提取低频分量，即可得到原始的基带调制信号。由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的关键是是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。具体理论推导如下： 送入解调器的AM的表达为：
与同频同相的相干载波：
Sm(t)?[A0?m(t)]cos(?ct)
（1.11） c(t)?cos(?ct)
相乘后得：
Sp(t)?[A0?m(t)]cos2(?ct)?
经历低通滤波器滤除高频信号后得： 11[A0?m(t)]?[A0?m(t)]cos(2ωct)22
再经过隔直流电容后： 1[A0?m(t)]2
（1.14） 第3页 共21页
通信工程专业综合课程设计 s(t)?
（1.15） 1.2.2 AM波的非相干解调 所谓非相干解调是在接收端解调信号是不需要本地载波，而是利用已调信号中的包络信号来恢复原基带信号。因此，非相干解调一般只适合用幅度调制(AM)系统。由于包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调制（AM）接收机都采用这种电路。
图1.5 AM信号的非相干解调原理：
图1.5 AM信号的非相干解调原理 当RC满足条件系，其中，1wc?RC?1wh。即： 时，包络检波器的输出基本与输入信号的包络变化呈线性关A0?m（t）maxm（?A0?m（t）ot）1.3 抗噪声性能分析 1.3.1 相干解调的抗噪声性能 各种线性调制系统的相干解调模型如下图所示：
（1.16） n(t)
Sm(t) BPF Sm(t) np(t) LPF n0(t) m0(t)
cos?ct 图中m可以是各种调幅信号，如AM、DSB、SSB和VSB，带通滤波器的带宽等于已调信号带宽。下面讨论各种线性调制系统的抗噪声性能。 AM信号的时域表达式为： S(t)图 1.6 有噪声时包络检波器的数字模型 SAM(t)?[A0?m(t)]coswct
通过分析可得AM信号的平均功率为： (Si)AM又已知输入功率A02m2(t)??22
(1.18) Ni?n0B, 其中B表示已调信号的带宽。 由此可得AM信号在解调器的输入信噪比为： 第4页 共21页
通信工程专业综合课程设计 (SiNi)AMAM信号经相干解调器的输出信号为： A02?m2(t)A02?m2(t)??2n0BAM4n0fH
(1.19) 1m(t)2
(1.20) m0(t)?因此解调后输出信号功率为： 2(S0)AM?m0(t)?12m(t)4
(1.21) 在上图中输入噪声通过带通滤波器之后，变成窄带噪声ni(t)，经乘法器相乘后的输出噪声为： np(t)?ni(t)coswct?[nc(t)coswct-ns(t)sinwct]coswct11?nc(t)?[nc(t)cos2wct-ns(t)sin2wct]22经LPF后，
(1.22) n0(t)?因此解调器的输出噪声功率为： 1nc(t)2
(1.23) 2N0?n0(t)?121nc(t)?Ni44
(1.24) 可得AM信号经过解调器后的输出信噪比为： (S0N0)AMm2(t)m2(t)??n0B2n0fH
(1.25) 由上面分析的解调器的输入、输出信噪比可得AM信号的信噪比增益为： GAM1.3.2 非相干解调的抗噪声性能 S0N02m2(t)??2SiNiA0?m2(t)
(1.26) 只有AM信号可以采用非相干解调。实际中，AM信号常采用包络检波器解调。
设包络检波器输入信号Sm(t)为： Sm(t)?[A0?m(t)]coswct，其中A0?m(t)max
(1.27) 输入噪声ni(t)为： ni(t)?nc(t)coswct-ns(t)sinwct
(1.28) 显然，解调器输入信噪功率 第5页 共21页
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基于MATLAB的AM信号的调制与解调.
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··········
2FSK调制与解调系统仿真与分析学生信息姓名性别男班级通信1203学号任务要求熟悉使用MATLAIB和simulink软件环境及使用方法，包括函数，原理和方法的应用。熟悉AM调制与解调的方法。调制出AM信号的时域波形图及频域波形图。所需实验设备、器材、软件计算机，Matlab软件设计与制作方案、所用方法及技术路线本设计研究的内容是利用MATLAB中的simulink的仿真功能来实现AM的调制与解调，实现步骤如下：产生AM调制信号。对信号进行调制，产生调制信号。绘制调制及解调时域波形图和频谱图。改变采样频率后，绘制调制及解调时域波形图和频谱图。加噪后，绘制调制及解调时域波形图和频谱图，分析噪声对调制信号和解调信号的影响。设计与制作进度第1周：分析题目，方案设计；第2周：软件设计；第3周：系统仿真，完成设计；第四周：完成报告。设计与制作完成情况这4周时间里，我们完成了对AM信号调制与解调的仿真，通过改变采样频率，绘制不同的时域波形图和频谱图，然后添加噪声，绘制时域波形图和频谱图，最后分析噪声对调制信号和解调信号的影响。 设计与制作收获及总结通过这次设计，学会了使用仿真软件 Matlab，复习了在通原课程中学习的AM调制与解调，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能。这次课程设计我受益匪浅。 学生签字
日设计与制作成绩（五级制） 指导老师签字
日 教研室意见 教研室主任签字
日备注：学生除填写本表相应的内容外，还应撰写一份完整的设计与制作报告.基于MATLAB的AM信号的调制与解调 （陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业1203班，陕西 汉中 723003）指导教师：井敏英[摘要]： 本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法。不同的解调方法在不同的信噪比情况下的解调结果，那种方法更好，作出比较。进行AM信号的调制与解调。先从AM的调制研究，研究它的功能及在现实生活中的运用。其次研究AM的解调，以及一些有关的知识点，以及通过它在通信方面的运用更加深入的了解它。从AM信号的数学模型及调制解调方式出发，得出AM调制与解调的框图和调制解调波形。利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制与解调，给出不同信噪比情况下的解调结果对比。[关键词]：AM信号;调制;解调;信噪比MATLAB. Modulation and demodulation of AM signal based on MATLAB(Grade 2012,Class 3,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: Jing Mingying[Abstract]: The main content of this paper is to understand the mathematical model of the AM signal and the modulation and the demodulation method. Demodulation different methods in different circumstances of the demodulation signal to noise ratio the results of methods that better, to make the comparison. Requirement is more than double the sound and the AM signal modulation and demodulation. AM modulation first study of its function and in real life use. AM demodulation followed by research, as well as some related knowledge, as well as through its use of communications more in-depth understanding of it. AM signal from the tone of the mathematical model and the modulation and demodul
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基于MATLAB模拟调制系统的仿真
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matlab建模仿真（5）
用matlab产生一个频率为1Hz，振幅为1的余弦信源，设载波频率为10Hz,A=2.想干解调器输入信噪比为15dB
t0=5;%如果频率为1，那至少要信号时长5个周期
df=0.0003;
t=0:dt:t0;
Lt=length(t);
snr_lin=10^(snr/10);
figure(1);
subplot(321)%调制信号波形
m1=cos(2*pi*f0*t);
plot(t,m1(1:length(t)))
R=2*max(m1);
axis([0& t0& -R/2&
ylabel('调制信号');
subplot(322)%调制信号频谱
[M1,m1,df1,f]=T2F(m1,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(M1)));
axis([-2 2 0&
xlabel('f');
ylabel('调制信号频谱');
subplot(323)%载波波形
m2=cos(2*pi*fc*t);
plot(t,m2(1:length(t)));
ylabel('载波信号波形');
axis([0 0.4 -R/2
subplot(324);%载波频谱
[M2,m2,df1,f]=T2F(m2,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(M2)));
xlabel('f');
ylabel('载波信号频谱');
axis([-20 20 0
subplot(325)%已调波波形
m=(m1(1:length(t))+A).*m2(1:length(t));
plot(t,m(1:length(t)));
R=2*max(m)+A;
axis([0 3 -R/2
ylabel('已调信号波形');
subplot(326)
[M,m,df1,f]=T2F(m,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(M)));
ylabel('已调信号频谱');
xlabel('f');
axis([-15 15 0
%将已调信号送入信道
signal_power=power_x(m(1:Lt));
noise_power=(signal_power*fs)/(snr_lin*2*B);
noise_std=sqrt(noise_power);
noise=noise_std*randn(1,Lt);
figure(2);
subplot(321)%噪声波形
plot(t,noise)
axis([0& 5 -10
xlabel('t');
ylabel('噪声信号');
subplot(322)%噪声信号频谱
[noisef,noise,df1,f]=T2F(noise,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(noisef)));
axis([-50 50 0
xlabel('f');
ylabel('噪声信号频谱');
subplot(323)%信道中的信号
sam=m(1:Lt)+noise(1:Lt);
plot(t,sam);
axis([0 1 -R
xlabel('t');
ylabel('信道中的信号');
subplot(324)%信道中信号的频谱
[samf,sam,df1,f]=T2F(sam,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(samf)));
axis([-17 17 0
ylabel('信道中信号的频谱');
xlabel('f');
subplot(326)%带通滤波器
f_start=fc-B;
f_cutoff=fc+B;
,f]=bp_f(length(sam),f_start,f_cutoff,df1,fs,A);
plot(f,fftshift(abs(H)));
axis([-15 15 0 2.5
xlabel('f');
ylabel('带通滤波器');
%经过带通滤波器
[dem]=F2T(DEM,fs);
subplot(321)
plot(t,dem(1:Lt))
axis([0 3 -5
xlabel('t')
ylabel('理想BPF输出信号');
[demf,dem,df1,f]=T2F(dem(1:Lt),dt,df,fs);
subplot(322)%经过理想带通滤波器后信号频谱
plot(f,fftshift(abs(demf)));
xlabel('f');
ylabel('理想BPF输出信号频谱');
axis([-15 15 0
%与本地载波相乘，混频
subplot(323)%本地载波
plot(t,m2(1:Lt));
axis([0 0.4 -2
xlabel('t');
ylabel('本地载波');
subplot(324)%本地载波频谱
plot(f,fftshift(abs(M2)));
xlabel('f');
ylabel('载波信号频谱');
axis([-20 20 0
der=dem(1:Lt).*m2(1:Lt);%混频
subplot(325);
plot(t,der);
xlabel('t');
ylabel('混频后的信号');
axis([0 3 -1
subplot(326)%混频后信号频谱
[derf,der,df1,f]=T2F(der,dt,df,fs);
plot(f,fftshift(abs(derf)))
xlabel('f');
ylabel('混频后信号频谱');
axis([-30 30 0
%经过低通滤波器
f]=lp_f(length(der),B,df1,fs,2);
subplot(322)
plot(f,fftshift(abs(LPF)))
xlabel('f')
ylabel('理想LPF')
axis([-3 3 0
[dm]=F2T(DM,fs);
subplot(323)
plot(t,dm(1:Lt));
xlabel('t')
ylabel('LPF输出信号')
subplot(324)
[dmf,dm,df1,f]=T2F(dm(1:Lt),dt,df,fs);
plot(f,fftshift(dmf));
xlabel('f')
ylabel('LPF输出信号频谱')
axis([-3 3 0
%去除解调信号中的直流分量
dmd=dm(1:Lt)-mean(dm(1:Lt));
subplot(325)
plot(t,dmd)
axis([0 t0 -R/2
xlabel('t')
ylabel('恢复信号')
[dmdf,dmd,df1,f]=T2F(dmd,dt,df,fs);
subplot(326)
plot(f,fftshift(dmdf));
xlabel('f')
ylabel('恢复信号的频谱')
axis([-1.5 1.5 0
subplot(321)
plot(t,m1(1:Lt));
xlabel('t')
ylabel('调制信号')
function[M,m,df1,f]=T2F(m,ts,df,fs)
[M,m,df1]=fftseq(m,ts,df);
f=[0:df1:df1*(length(m)-1)]-fs/2;
[M,m,df]=fftseq(m,ts,df)
n2=length(m);
n=2^(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2)));
M=fft(m,n);
m=[m,zeros(1,n-n2)];
function[m]=F2T(M,fs)
m=real(ifft(M))*
sigalband:
function[Bw_eq]=signalband(sf,df,T)
sf_max=max(abs(sf));
Bw_eq=sum(abs(sf)).^2*df/T/sf_max.^2;
p=power_x(x)
p=(norm(x).^2)/length(x);
[H,f]=lp_f(n,f_cutoff,df1,fs,p)
n_cutoff=floor(f_cutoff/df1);
f=[0:df1:df1*(n-1)]-fs/2;
H=zeros(size(f));
H(1:n_cutoff)=p*ones(1,n_cutoff);
H(length(f)-n_cutoff+1:length(f))=p*ones(1,n_cutoff);
function[H,f]=bp_f(n,f_start,f_cutoff,df1,fs,p)
n_cutoff=floor(f_cutoff/df1);
n_start=floor(f_start/df1)
f=[0:df1:df1*(n-1)]-fs/2;
H=zeros(size(f));
H((n_start+1):n_cutoff)=p*ones(1,n_cutoff-n_start);
H(length(f)-n_cutoff+1:length(f)-n_start)=p*ones(1,n_cutoff-n_start);
（待改进。。。。。。。。）
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