电子信息与通信学院
实验报告
实验名称FM信号的调制与解调课程名称通信原理
姓名顾康学号U201413323
日期2017/3/14 地点
成绩教师徐争光
1 实验目标
本实验完成了对音乐信号的FM 调制与解调。

要达到的效果是让音乐信号经历了调制、信道传送、解调的过程后仍能不失真地播放。

2 调制与解调原理
2.1 调制
角度调制信号的一般表达式为：
()cos[()]m c s t A t t ωϕ=+
式中：A 为载波的恒定振幅；[()]c t t ωϕ+为信号的瞬时相位，记为()t θ；()t ϕ为相对于载波相位c t ω的瞬时相位偏移；d[()]/dt c t t ωϕ+是信号的瞬时角频率，记为(t)ω；而d ()/dt t ϕ称为相对于载频c ω的瞬时频偏。

所谓频率调制（FM ），是指瞬时频率偏移随调制信号()m t 成比例变化，即
d ()
()dt
f t K m t ϕ= 式中：f K 为调频灵敏度。

这时相位偏移为：()()
f
t K m d ϕττ=⎰，代入角度调制信号的一般表达式，可得调频信号为：
()cos[()]FM c f s t A t K m d ωττ=+⎰
以下为FM 调制的代码：
2.2解调
由于非相干解调对NBFM 信号及WBFM 信号均适用，所以采用非相干的解
调方法。

调频信号的一般表达式为：()cos[()]c f x t A t K m d ωττ=+⎰ 则解调输出应为：
()()d f y t K K m t =
这就是说，调频信号的解调是要产生一个与输入调频信号的频率呈线性关系
的输出电压。

完成这种频率-电压转化关系的器件是频率检波器，简称鉴频器。

下图描述了一种振幅鉴频器进行相干解调的特性与原理框图。

限幅器的作用是消除信道中的噪声和其他原因引起的调频波的幅度起伏，带通滤波器（BPF ）是让调频信号顺利通过你，同时滤除带外噪声及高次谐波分量。

微分器和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。

微分器的作用是把幅度恒定的调频波()x t 变成幅度和频率都随原始信号()m t 变化的调幅调频
()d s t ，即
()()()sin d c f c f s t A K m t t K m d ωωττ⎡⎤⎡⎤=-++⎣⎦⎣⎦⎰
包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出
()()d f y t K K m t =
式中：d K 为鉴频器灵敏度（V/(rad/s)）
以下为解调部分代码：
3实验难点与解决方案
实验中我先尝试最简单的AM方式，但是结果十分不理想，噪声的干扰太大。

所以改为FM方式，以增加系统复杂度来换取更好的效果。

FM的解调制方式中，第一个BPF 是影响输出好坏的关键，我使用了巴特沃斯滤波器，所以需要多次尝试来选择合适的阶数和通频带。

此外，在调制阶段的系数Kf 同样会在一定程度上影响调制效果，实际上它决定了信号是属于NBFM 还是WBFM。

4总结与感想
虽然课本中的公式十分直观，但在实际操作中我发现情况复杂了许多，虽然不用考虑带宽的限制，但是噪声的干扰仍然令人头痛。

并且我们的调制对象不再是单一正弦波，而是频率成分丰富的音乐信号。

所以，实验中的诸多不确定因素都需要考虑，对实验效果的要求也不容易达到。

我认为我设计的系统还需要更复杂的平滑滤波，以抑制背景噪声。

5附录
实验代码见matlab M文件。