声音通过FM系统传输的仿真

湖南科技大学课程设计报告课程：通信原理题目：声音通过FM系统传输的仿真专业：班级：姓名：学号：第2页目录一、封面...........................................................................................................1二、任务书.......................................................................................................2三、设计目的...................................................................................................4四、设计要求...................................................................................................4五、开发环境及其介绍...................................................................................41.开发环境：...............................................................................................42.软件介绍：...............................................................................................43.SystemView的特点.................................................................................4六、设计内容...................................................................................................51.设计原理...................................................................................................52.设计模型...................................................................................................63.模块说明及参数设置...............................................................................74.仿真结果分析...........................................................................................8七、心得体会...................................................................................................9第2页设计题目：声音通过FM系统传输的仿真一、设计目的1.学习通过计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对实时通信系统的基本理论、基本算法进行验证。2.学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法(如：SystemView和Matlab)，使用使用这些软件解决实际系统中的问题。二、设计要求1.根据所选的题目建立相应的数学模型。2.在SystemView仿真环境下（Matlab中也可以），从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统，在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接收器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。3.设置、调整参数，实现系统模拟。4.设置观察窗口，分析模拟数据和波形。三、开发环境及其介绍1.开发环境：SystemView5.02.软件介绍：（1）SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。（2）SystemView借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化合交互式的界面，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。（3）使用SystemView时，用户只关心项目的设计思想和过程，用鼠标点击图标即可完成复杂通信系统的设计、仿真、测试，而不用花费太多的精力去通过编程来建立通信仿真模型。3.SystemView的特点（1）能仿真大量的应用系统（2）快速方便的动态系统设计与仿真（3）在报告中快速方便的加入SystemView的结论（4）提供基于组织图结构的设计（5）多速率系统和并行系统的设计、第2页（6）完备的滤波器和线性系统设计（7）先进的信号分析和数据块处理（8）可扩展性（9）完善的自我诊断能力四、设计内容1、设计原理频率调制（FM）的定义角度调制信号的时域表达式为:其中，A是载波的振幅，ttwc是角度调制信号的瞬时相位，而t是瞬时相位偏移;为信号的瞬时频率，而称为瞬时频率偏移，即相对于的瞬时频率偏移。所谓频率调制，是瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化的调制，其时域表达式为此时，瞬时频率偏移可表示为其中为频偏常数，或有其框图如下图所示：第2页FM解调器就是所谓的积分鉴频器或积分检波器。如下图所示，图1FM解调器输入的调频信号被连接到乘法器的一个输入端。经过一个耦合电容与一个LC并联谐振回路组成的移相电路产生正交信号，作为乘法器的另一个输入。电容及谐振回路的相移可以用简单的延迟电路来产生。该延迟电路可以产生相当于载波信号四分之一周期的延迟。2、设计模型本模型是将一个声音文件（.WAV）表示的信号通过FM调制，再经过一个具有高斯噪声的信道传输，然后用延迟积分鉴频器将声音解调出来。其仿真电路原理图如下：图2仿真图第2页3、模块说明及参数设置(1)模块0：SourceLibrary说明：该模块是一个信号源，通过外部文件输入一个.wav的音频信号，然后被系统重新采样3倍后输出。WAV1ch：WindowsXP电话拨入声.wav16-bitWAV1channel16位的1声道wav文件AudioRate=22050Hz音频22050HzAudioPlayer=Off关闭播放器Pad=3samples每节拍3倍采样频率PadwithlastvalueStartsample=1Token=0(2)模块7：OperatorLibrary说明：该模块是一个巴特沃思低通滤波器，截止频率为5000Hz，将输入的波形滤掉高频部分后输出。LinearSysButterworthLowpassIIR3PloesFc=5000Hz截止频率为5000HzQuantbits=noneInitcndtn=TransientDspmodedisabled数字调制Toke7(3)模块6：FunctionLibrary说明：该模块是一个FM调制器，将输入的信号进行频率调制，从而获得10倍的增益输出。FreqmodAmp=1v振幅为1vFreq=5000Hz频率为5000HzPhase=0degModGain=10Hz/v调制增益为10Hz/VOutput0=quadrature(sin)t6Output1=In-Phase(Cos)Token6(4)模块1：GaussNoise说明：该模块是一个加噪模块，给信道中加入高斯噪声，模拟实际生活中的信号传输。StdDev=0.001v标准差为0.001vMean=0v均值是0vToken1(5)模块9：Multiplier说明：该模块是一个乘法器，将输入的信号相乘后输出。NonParametircInputsfrom6and8输入信号为模块6到8的输出第2页Outputsto10输出到模块10Token9(6)模块4：OperatorLibrary说明：该模块是一个延迟模块，根据积分鉴频器的原理，给输入信号一个250ms的延迟，然后输出DelayInterpolatingDelay=250e-6sec250ms的延迟Output0=delayt9输出0Output1=delay-dt输出1Token4(7)模块15：SinkLibrary说明：该模块是一个音频信号输出模块，积分鉴频器最后解调出来的信号通过一个巴特沃思滤波器滤波后输出到该模块，最后以音频文件的形式输出。ReceivedvoiceWav1ch:VoiceOut.wav8-bitWav1channel8位的1声道wav波形Audiorate=(setatruntime)Audioplayer=on打开播放器Inputfromt4outputport0t4端口输入，0口输出Token154、仿真结果分析图3波形1第2页图4波形2图5波形3图6波形4图7波形5图8波形6图9波形7五、心得体会在学习通信原理课程理论的同时，我们专业还开设了实验和课程设计，目的是让我们更深刻的理解通信原理这门课，并且把所学的理论与实践相联系。第2页过这次设计课程的学习，大大提高了我独立实验和思考及解决问题的能力.特别是提高了运用书本所学知识解决实践问题的水平。通过多次的实践，，我学会了很多东西。熟悉了通信仿真软件SystemView的使用方法，学会了基本的通信系统建模方法，加深了对理论知识的理解，增强了自己的动手能力。通信原理设计是一门实践性很强的东西，不仅要学好书本知识，那是远远不够的，还必须随时把所学知识投入实际应用之中，在此过程中多参照些相关资料，只有这样，才能达到学习的目的。这次实践中，我感觉到自己掌握的只是太匮乏了，太不深刻了，当用到某个知识点时，经常是脑子了有个印象，而确切的却想不起来，幸亏还可以查阅资料要不就什么也不会了。通过这次实践，我觉的必须很熟练的掌握专业知识，才能很顺畅的编程，才能提高效率，考虑问题也会更全面。这次设计课程，还让我懂得任何事情都应该亲自动手，并且尽可能独立完成，这样才能真正提高我们的实践水平。还有，书本上所学的知识对我们来说是远远不够的。对于我们任何同学来说，在以后的课余时间应加强实践锻炼，时刻不忘培养我们的实干能力。这样才可能在如今这个竞争残酷的社会处于不败之地。