基于软件无线电的FM无线电接收机设计实验

实验目的：

基于软件无线电开发平台，设计一个FM无线电接收机，实现调频接收、广播电台信号播放等功能。

实验要求：

实现FM调频接收机的设计，调频范围为87-108MHz；
能够正常接收、播放广播电台信号；
结合所学的通信原理相关知识，完成系统的软件设计、仿真与调试。

实验验收：

完成系统的设计与实现，现场验收并提问；
按要求撰写实验报告，包括：系统方案设计、实验仿真及测试分析等。

实验报告内容：

FM无线电接收机系统方案设计与实现：

我们设计的FM无线电接收机主要由以下几个部分组成：
- 天线：接收电磁波信号，将其转换成电信号输出给接收机。
- 低噪声放大器：将天线接收到的微弱信号放大，提高信噪比。
- 局部振荡器：产生与接收信号频率相同的中频信号。
- 中频放大器：将中频信号放大，提高信噪比。
- 鉴频器：将中频信号转换成基带信号，即音频信号。
- 音频放大器：将音频信号放大，以便输出到扬声器。
根据以上设计理念，我们采用软件定义无线电（SDR）技术，使用GNU Radio平台开发FM调频接收机。GNU Radio是一个免费的开源软件库，支持用C++或Python编写软件定义无线电应用程序。

我们的系统框图如下所示：
对设计的系统进行仿真与测试，并记录、分析实验结果：

我们使用GNU Radio Companion来模拟和测试我们的FM接收机。我们使用RTL-SDR设备来接收广播电台信号，并将其输入到GNU Radio中进行处理。我们使用矢量信号分析器（VSA）来分析接收到的信号，并绘制信号频谱图。

我们使用GNU Radio中的FM接收机模块来实现FM调频接收机。我们设置中心频率为100 MHz，带宽为200kHz，并将输出连接到音频播放器。我们可以听到接收到的广播电台声音。

我们还使用VSA来分析接收到的信号。下图显示了接收到的信号频谱图。我们可以看到，我们成功地接收到了100.7 MHz的广播电台信号。
实验总结及心得体会：

通过本次实验，我们深入了解了FM调频接收机的原理和设计方法，并掌握了软件定义无线电技术的应用。我们成功地设计和实现了一个FM调频接收机，并能够正常接收、播放广播电台信号。

在实验中，我们遇到了一些问题，例如信号干扰和天线效果不佳等。我们通过调整参数和更换天线来解决这些问题。我们还学习了如何使用GNU Radio平台进行系统设计、仿真和测试，并学会了如何分析接收到的信号。

通过本次实验，我们进一步掌握了通信原理相关知识，提高了我们的实践能力和团队合作能力。我们认为本次实验对我们的学习和未来的研究有很大帮助。