接收机输入端带通滤波器对信噪比改善的仿真Word文档下载推荐.docx
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图（2-1）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（2-2）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法[4]0由于实际相位调制器的调节范围不可能超出，因而间接调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频则适用于宽带调制情形。
根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）o宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°
寸，
（2-2）
称为窄带调频。
否则，称为宽带调频。
为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A二1,贝仙式（2-1）调频信号的一
般表达式，得
（2-3）
通过化解，利用傅立叶变化公式可得NB
Sfm（t）二COS[ctK
co
_m（）d]-
4）
在NBFM中，由于下边频为负，因而合成矢量不与载波同相，而是存在相位偏移->
，当最大相位偏移满足式（2-2）时，合成矢量的幅度基本不变，这样就形成了FM信号。
图2-3NBFM信号频谱
2、一些模块的实现
<
1>
任意均值、方差的高斯白噪声的实现
可用n=randn（1,n）产生高斯白噪声，用std（）函数归一化，再减去其均值（用mean（）可求），设a、b分别为均值和方差，构造n=a+b*n即可实现均值为a方差根为b的宽带噪声。
2>
带限信号的产生
将一单频信号经FM调制（如上所述）展宽带宽后将其通过滤波器即可得到所需频带范围的信号。
3>
FM调制的实现
FM调制的参数设置：
通信工具箱中，FM调制可用modulate这个函数来实现。
其表达式可表示为：
y=modulate（x,fc,fs,'
FM'
）
其中x表示为调制信号，fc为载波频率，fs为y的采样频率，所有频率的单位都为Hz。
fs应大于两倍fc。
4>
带通滤波器的设计
应用hn=fir1（N,wc,窗函数），来设计（N为滤波器的阶数，wc为带通滤波器的归一化截止频率wc=[a,b],0va<
1,0vb<
1可将带通的截止频率用采样频率fs的一半进行归一化）
5>
信号通过滤波器
用y=filter（滤波器输入信号,1,hn）可得滤波器的输出信号。
6>
信噪比的计算
用p=（mean（yF2）+var（y）;
计算信号功率px和噪声功率pn，那么信噪比为Snr=snr=10*log10（px/pn）
三、程序设计思想及流程图
产生题目所要求的噪声nois＞3000Hz-4000Hz的带通滤波器濒谱——＞一单
频信号经过FM调制成为宽频信号，经3k-4kHz的带通滤波器输出即为频带范围
（3000Hz,4000Hz）的带限信号，其信噪比snr——＞带限信号加上噪声再通过3k-4kHz的带通滤波器，其频谱，其信噪比snrl——＞计一2000Hz-5000Hz的带通滤波器,出频谱一一＞带限加上噪声再通过3k-4kHz的带通滤波器，其频谱，其信噪比snr2.
产生均值为0方差根为0.25的高斯宽带噪声，画出时域波形和频谱
将一单频信号通过FM调制得到宽频信号，画出时域波形和频谱
设计一个频率范围为（3000Hz,4000Hz）的100阶带通滤波器，画出频谱图
通过频带为3000-4000HZ带通滤波器得到频带3000-4000HZ的带限信号，画出频谱图
产生信号和噪声的叠加，计算加噪信号信噪比，画出时域波形和频谱图
加噪信号通过频带为3000-4000HZ带通滤波器，计算其信噪比，画出频谱图画出频谱图
设计一个频率范围为（2000Hz,5000Hz）的100阶带通滤波器，画出频谱图
加噪信号通过频带为2000-5000HZ带通滤波器，计算其信噪比，画出频谱图
四、源程序
泸生方差根为0.25，均值为0的高斯宽带噪声
t=0:
0.001:
1-0.001;
%寸间区域
fc=8000;
%载波频率
fs=20000;
%采样频率
fm=200;
%调制频率
noise=randn（1,1024）;
noise=noise/std（noise）;
noise=noise-mean（noise）;
a=0;
b=sqrt（1/16）;
noise=a+b*noise;
噪声
figure
（1）;
subplot（2,2,1）;
plot（noise）;
xlim（[01000]）;
title（'
噪声时域波形'
）;
xlabel（'
t/s'
g=fft（noise,1024）;
freq22=（0:
length（g）-1）*fs/length（g）;
subplot（2,2,2）;
plot（freq22,abs（g））;
噪声频谱’）;
f/Hz'
xlim（[-1005000]）;
%通过FM调制得到宽频信号
N1=1024;
n1=0:
N1-1;
t仁n1/fs;
x1=sin（2*pi*fm*t1）;
x2=20*modulate（x1,fc,fs,'
subplot（2,2,3）;
plot（t1,x2）;
xlim（[00.02]）;
ylim（[-2525]）;
title（'
FM调制后波形'
xlabel（'
b=fft（x2,1024）;
freq1=（0:
length（b）-1）*fs/length（b）;
subplot（2,2,4）;
plot（freq1,abs（b））;
FM调制后频谱'
泸生均值为a方差根为b的宽带
%噪声时域波形
%噪声频谱
%调制信号
%F调制
%卩调制后时域波形
%F调制后频谱
%滤波
%合y补0
%3k-4k带限信号频谱
%合信号加噪声
%加噪信号时域波形
%加噪信号频谱
%设计一个频率范围为（3000Hz,4000Hz）的100阶带通滤波器
figure
（2）;
wlp=3000*2*pi;
whp=4000*2*pi;
N2=101;
wc=[wlp/（2*pi*10000）-1/N2,whp/（2*pi*10000）+1/N2];
hn=fir1（N2-1,wc,hamming（N2））;
%产生滤波器的函数
hw=fft（hn,1024）;
w=[0:
1023]*2/1024;
subplot（3,3,1）;
plot（w*10000,20*log10（abs（hw）））;
%3k-4k带通滤波器频谱
xlim（[20005000]）;
ylim（[-5510]）;
3000-4000Hz带通滤波器频谱'
%x2!
过频带为3000-4000Hz带通滤波器得到频带3000-4000Hz的带限信号y=filter（x2,1,hn）;
[H1,w1]=freqz（y）;
o=length（y）;
y1=[y];
fork=1:
（1024-o）,
y仁[y1,k*0];
end
p=length（y1）;
subplot（3,3,2）;
plot（w1*10000/pi,abs（H1））;
xlim（[05000]）;
3000-4000Hz带限信号频谱'
泸生信号和噪声的叠加
rt=y1+noise;
subplot（3,3,3）;
plot（rt）;
xlim（[0100]）;
加噪信号时域波形’）;
rr=fft（rt,1024）;
subplot（3,3,4）;
freq2=（0:
length（rr）-1）*fs/length（rr）;
plot（freq2,abs（rr））;
xlim（[0,5000]）;
加噪信号频谱'
%计算加噪信号信噪比
%rt（加噪信号）通过频带为3000-4000HZ带通滤波器y2=filter（rt,1,hn）;
%滤波
y22=filter（y1,1,hn）;
noise2=filter（noise,1,hn）;
[H,w]=freqz（y2）;
subplot（3,3,5）;
plot（w*10000/pi,abs（H））;
%3k-4k带通滤波器输出频谱
通过3k-4k带通滤波器的输出信号频谱’）;
%言号输出信噪比
px1=（mean（y1F2）+var（y1）;
pn1=var（noise2）;
snr1=10*log10（px1/pn1）%通过3k-4k滤波器后信噪比
%设计一个频率范围为（2000Hz,5000Hz）的100阶带通滤波器wlp3=2000*2*pi;
whp3=5000*2*pi;
N3=101;
wc3=[wlp3/（2*pi*10000）-1/N3,whp3/（2*pi*10000）+1/N3];
hn3=fir1（N3-1,wc3,hamming（N3））;
泸生滤波器的函数
hw3=fft（hn3,1024）;
w3=[0:
subplot（3,3,6）;
plot（w3*10000,20*log10（abs（hw3）））;
%2k-5k带限信号频谱
xlim（[10006000]）;
2000-5000Hz带通滤波器频谱'
%rt（加噪信号）通过频带为2000-5000HZ带通滤波器y3=filter（rt,1,hn3）;
noise3=filter（noise,1,hn3）;
[H4,w4]=freqz（y3）;
subplot（3,3,7）;
plot（w4*10000/pi,abs（H4））;
%2k-5k带通滤波器输出频谱
xlim（[5005500]）;
通过2k-5k带通滤波器的输出信号频谱’）;
%信号输出信噪比
px2=（mean（y1F2）+var（y1）;
五、测试结果
信噪比：
（snr:
加噪信号信噪比，snrl:
通过3k-4k带通滤波器后信噪比，snr2:
通过2k-5k带通滤波器后信噪比）
Figurel:
Figure2:
六、小结
通过这次通信原理综合实验（接收机输入端带通滤波器对信噪比改善的仿真）让我对带限信号通过滤波器过程的基本原理有了更进一步的认识和理解，并且在通信课程设计后对一些MATLA的新知识得到了了解，编程序先从模块开始，先试验每一个模块的程序，等所有模块的程序都运行无误后，再把这些程序连成整体，再进行调试，改错,改进，最终得到了符合要求的程序。
通过此次综合实验不仅对原来通信原理知识得到了巩固，而且还
学会了许多原来不会的东西，所以这次的综合实验对我的帮助很大。
七、参考文献
《通信原理》樊昌信曹丽娜著（国防工业出版社）
《数字信号处理》高西全丁玉美著（西安电子科技大学出版社）
《精讲多练MATLA》罗建军杨琦著（西安交通大学出版社）
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