实验三fm调制解调系统设计及相关指标参数检测

1、实验三 FM 调制解调系统设计及相关指标参数检测组员：5100309264一、 实验目的：产生基带信号频率、载波参数及频偏等参数可调整的FM 调制信号；观察参数变化对调制信号以及调制后信号的 FFT 功率谱的影响。二、 实验原理：FM 调制所依赖的基本理论是模拟基带信号幅度用载波频率的细微变化来表示。将基带信号 m(t)调制到载波信号上的数学过程包括两个步骤。首先，信息信号必须对时间求积分，以获得相位关于时间的函数(t)。由于相位调制是非常简单的，所以也简化了调制过程。下面的框图描述了借助典型 IQ 调制电路所实现的 FM：图 1FM 调制原理框图正如上面的框图所示，从信息信号的积分得出了相位

2、关于时间的函数。这个函数如下所示：(t) = 2 + 2 ()0因此，所得到的调制结果是相位调制，载波的相位会随着时间变化。这个过程是非常简单的，只需要一个 90 度相位调制器，如下所示：图 290 度相位调制器可见，通过一个简单的积分器，频率调制可以被简化为相位调制。并且，由于只需要一个 IQ 调制器，因此可以使用 NI 向量信号发生器生成频率调制信号。三、1.实验内容及结果分析：FM 调制部分：(1) 实验程序：当m(t) = cos (2)时，有cos 2 + 2 cos(2) s(t) = 02 +sin(2)= cos= cos sin(2 ) cos(2 ) sin sin(2)

3、sin(2 )根据此式可以编写 labview 程序如下：图 3 FM 调制程序图(2) 实验结果：图 4频偏f=1MHz，载波频率 fc=1MHz，基带频率 fm=20kHz 的波形和功率谱图图 5频偏f=500kHz，载波频率 fc=1MHz，基带频率 fm=20kHz 的波形和功率谱图图 6频偏f=500kHz，载波频率 fc=1MHz，基带频率 fm=10kHz 的波形和功率谱图图 7频偏f=500kHz，载波频率 fc=500kHz，基带频率 fm=20kHz 的波形和功率谱图图 8频偏f=500kHz，载波频率 fc=2MHz，基带频率 fm=20kHz 的波形和功率谱图结果分析：

4、(3)(t) = 2 + 2 ()0f = 由图 4、图 5 分析可知，在载波频率和基带频率相同的情况下，频偏越大（不超过载波频率），调制信号的频率波动就越大，这是由调制信号的性质决定的。同时由于频率波动较大，功率谱带宽应该增宽，从图中是这样的。可以看出，事实就由图 5、图 6 分析可知，在载波频率和频率偏移相同时，基带信号频率的改变只改变了调制信号频率的变化速度，并没有使功率谱带宽和位置改变。由图 5、图 7、图 8 分析可知，在频率偏移和基带频率相同时，载波频率的改变直接影响了调制信号的频率，但是没有对功率谱的带宽产生任何影响，只是改变了功率谱在频率分布上的位置。以上结果均符合 FM 调制

5、的特性。2.FM 解调：当输入的已调制信号为：cos 2 + 2 cos(2) s(t) = 0要解调出原信号m(t) = cos (2)，则应对它先进行微分，并进行包络检波，即可得到() = 2 + 2 cos(2)再进行去直流，去掉 2，再除以2即可获得原信号。(1) 实验程序：图 9解调模块程序图(2) 实验结果：以频偏f=500kHz，载波频率 fc=500kHz，基带频率 fm=20kHz 的调制波解调为例。将波形输入后有：图 10解调模块输出图像图中，上图为调制波形，中图为调制波经过微分器后输出的波形（调频加调幅），此波形经过包络检波，再对幅度增益进行处理后，得到最下的图，即为原始

6、波形。3.声音调制与解调：利用 labview 自带系统通过麦克风到声音数据后，再经过的调制和解调模块，最后再通过声音输出系统输出。(1) 实验程序：图 11声音的相关模块图 12声音后与调制模块相连接图 13声音信号经过调制解调后输出(2) 实验结果与分析：图 14声音信号与调制波形（白色为声音信号，红色为调制波形）分析：红色波为调制后的波形，可以看到基本形状为正弦波信号。分析认为，是载波频率较低，而声音频率较高导致的，可以适当调高载波频率。但是 labview中声音信号的采样率最高只有 40000Hz，所以载波频率 fc率较高时，采样出的波形不是完整的波形。过 20000Hz，且频图 15

7、声音信号与调制波形（白色为声音信号，红色为调制波形）分析：提高了载波频率以后又重新，得到信号和调制信号。图 16调制信号的功率谱分析：可以看到信号的功率谱在载波频率 10000 出非常强，主要原因还是因为载波频率不够大，使变化不够明显，但并不影响解调的效果。图 17调制信号与解调信号分析：图中上图为调制信号，中图为经过微分器的调制信号，下图为解调后的信号，为了能够更好的比较解调前后的波形，形如下：解调前后的波形显示在一张图上，波图 18原信号与解调信号分析：图中白色信号为原信号，红色信号为解调出的信号，可以看到波形非常符合，解调成功。四、实验故障：声卡支持问题：在编写完处理声音的模块后运行程序时，labview 报错，显示声卡不支持。1.在网上查找了相关资料后，发现是 labview 与电脑连接题。，随后就解决了这一问2.关于声音采样率：Labview 中对声音采样信号的采样率最高只能 40000Hz，刚开始