数字系统设计实习报告滤波器 FM调制算法的实现.docx

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数字系统设计实习报告滤波器FM调制算法的实现

数字系统设计实习报告

指导老师：

李林、邹修国、徐友

专业：

电子信息科学与技术

组员：

3238212李丽林

3238215郝文星

3238207王雷鸣

3238214金煜

基础部分—滤波器

一、设计目的

1.掌握用Matlab设计FIR数字高通滤波器的方法；

2.掌握高通滤波器截止频率变换的原理和方法；

3.利用设计的FIR数字滤波器，检验、观察滤波效果；

二、设计原理

用sinewave、highpassfilter和scope模块搭建FIR数字低通率波器。

改变高通滤波器的滤波系数，通过波特图观察滤波效果。

三、设计结果

FIR滤波器的滤波系数以及Matlab仿真的波特图

（1）截止频率

=1KHz

（2）截止频率

=2KHz

（3）截止频率

=3KHz

（4）截止频率

=4KHz

（5）截止频率

=5KHz

（6）截止频率

=6KHz

（7）截止频率

=7KHz

（8）截止频率

=8KHz

（9）截止频率

=9KHz

（10）截止频率

=10KHz

四、心得体会

实习过程中我了解到要快而准备的完成设计，必须对低通滤波器有个深刻的了解，另外模块的搭建成功与否在于参数的设计，这要求我们需对各个模块有个大致的了解。

专业部分—FM调制算法的实现

一、设计目的

1.设计FM调制通信系统，并得出仿真结果。

2.熟悉MATLAB文件中M文件的使用方法，包括函数、原理和方法的应用。

3.增强在通信原理仿真方面的动手能力与自学能力。

二、设计内容和实验要求

系统建模、确定仿真算法、建立仿真模型、设计仿真程序、运行仿真程序、输出仿真结果

三、实验原理

FM调制原理：

频率调制的一般表达式[1]为：

（2-1）

FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。

图2-3

图2-4

图（2-3）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法，图（2-4）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法[4]。

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）。

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°时，称为窄带调频。

否则，称为宽带调频。

（2-2）

 为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A＝1，则由式（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NBFM信号的频域表达式：

（2-4）   

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2-5NBFM信号频谱

四、实验结果

MATLAB源程序如下：

dt=0.001;%设定时间步长

t=0:

dt:

1.5;%产生时间向量

am=5;%设定调制信号幅度

fm=5;%设定调制信号频率

mt=am*cos（2*pi*fm*t）;%生成调制信号

fc=50;%设定载波频率

ct=cos（2*pi*fc*t）;%生成载波

kf=10;%设定调频指数

int_mt

（1）=0;

fori=1:

length（t）-1

int_mt（i+1）=int_mt（i）+mt（i）*dt;%求信号m（t）的积分

end%调制，产生已调信号

sfm=am*cos（2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt）;%调制信号

ts=0.001;%抽样间隔

fs=1/ts;%抽样频率

df=0.25;%所需的频率分辨率，用在求傅里叶变换时，它表示FFT的最小频率间隔

m=am*cos（2*pi*fm*t）;%原调信号

fs=1/ts;

ifnargin==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;%以上程序是对调制后的信号u求傅里变换

M=M/fs;%缩放，便于在频铺图上整体观察

f=[0:

df1:

df1*（length（m）-1）]-fs/2;%时间向量对应的频率向量

fs=1/ts;

ifnargin==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;%以上是对已调信号u求傅里变换

U=U/fs;%缩放

subplot（3,1,1）;plot（t,mt）;%绘制调制信号的时域图

xlabel（'时间t'）;

title（'调制信号的时域图'）;

subplot（3,1,2）;plot（t,ct）;%绘制载波的时域图

xlabel（'时间t'）;

title（'载波的时域图'）;

subplot（3,1,3）;

plot（t,sfm）;%绘制已调信号的时域图

xlabel（'时间t'）;

title（'已调信号的时域图'）;

subplot（2,1,1）

plot（f,abs（fftshift（M）））%fftshift:

将FFT中的DC分量移到频谱中心

xlabel（'频率f'）

title（'原调制信号的频谱图'）

subplot（2,1,2）

plot（f,abs（fftshift（U）））

xlabel（'频率f'）

title（'已调信号的频谱图'）

五、实验小结与体会

通过这一次课程设计，我了解很多关于专业的知识，以前每次学这些知识时，总是不知道这些东西具体拿来有什么用，现在才知道，几个短短输入信号，在有了一个简单的电路流程后，就能仿真成我们生活中很多常见的东西。

总的来说，这次课程设计过程还是比较愉快轻松的，虽然中间有过一些困难，但是在老师与同学的指点下我还是渡过了，在这里我要谢谢帮助我的老师和同学。