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武汉理工大学《信号分析处理》课程设计说明书

4 FM调制解调系统仿真和调试

4.1 仿真工具介绍

4.1.1 MATLAB

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

4.1.2 Simulink

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。其特点为： 1、丰富的可扩充的预定义模块库。

2、交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。

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3、以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。

4、通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。

5、提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成

6、使用Embedded MATLAB? 模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。 7、使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型。

8、图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为。

9、可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。

4.2 系统仿真实现

4.2.1 FM调制仿真波形

图4.1信源信号

图4.2已调信号与信源信号

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图4.3信源频谱

图4.4已调信号频谱

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4.2.2 FM解调仿真波形

图4.5高斯噪声频谱

图4.6加噪声已调信号频谱

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