北邮通原软件实验备课讲稿.docx
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北邮通原软件实验备课讲稿
北邮通原软件实验
实验一
实验目的：
假设基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt），载波频率为20kHz,请仿真出AM，DSB-SC，SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。
1．AM信号：
（1）信号的表达式
（3）流程图
（2）源代码
%AM信号的产生
fs=800;%采样频率KHz
T=200;%截短时间ms
N=T*fs;%采样点数
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
s=（1+0.3*m）.*cos（2*pi*fc*t）;%AM信号
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S1））
title（'AM信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'S（f）'）
axis（[-25,25,0,max（abs（S1））]）;
%xset（'window',2）figure
（2）
plot（t,s1）
title（'AM信号波形'）
xlabel（'t'）
ylabel（'s（t）'）
axis（[-3,3,-3,3]）;
（4）实验结果
2．DSB-SC信号
（1）信号的产生和表达式
（2）流程图
（3）源代码
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
s=m.*cos（2*pi*fc*t）;%DSB-SC信号
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S2））
title（'DSB-SC信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'S（f）'）
axis（[-25,25,0,max（abs（S2））]）;
figure
（2）
plot（t,s2）
title（'DSB-SC信号波形'）
xlabel（'t'）
ylabel（'s（t）'）
axis（[-1,4,-3,3]）;
（4）实验结果
2DSC-SB频谱
3．SSB信号
（1）信号的产生和表达式
（2）流程图
（3）源代码：
%SSB信号的产生
fs=800;%KHz
T=200;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
fc=20;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*fm*pi*t）;
M=t2f（m,fs）;
MH=-j*sign（f）.*M;%在频域进行希尔伯特变换
mh=real（f2t（MH,fs））;%希尔伯特变换后的信号
s=m.*cos（2*pi*fc*t）-mh.*sin（2*pi*fc*t）;%SSBsignal
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S3））
title（'SSB信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'S（f）'）
axis（[-25,25,0,max（abs（S3））]）
figure
（2）
plot（t,s3）
title（'SSB信号波形'）
xlabel（'t'）
ylabel（'s（t）'）
axis（[0,6,-3,3]）
（4）实验结果
实验二
实验目的：
假设基带信号为m（t）=sin（2000πt）+2cos（1000πt）+4sin（500πt+π/3）,载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式作对照。
FM的频率偏移常数是5kHz/V。
（1）信号表达式
（2）流程图
（3）源代码
fs=800;%kHz
T=16;%ms
N=T*fs;
dt=1/fs;
t=[-T/2:
dt:
T/2-dt];
df=1/T;
f=[-fs/2:
df:
fs/2-df];
fm=1;%kHz
Kf=5;%kHz/V
fc=40;%kHz
m=sin（2*pi*fm*t）+2*cos（1*pi*fm*t）+4*sin（0.5*pi*fm*t+pi/3）;
phi=2*pi*Kf*cumsum（m）*dt;%求相位
s=cos（2*pi*fc*t+phi）;%s（t）
S=t2f（s,fs）;
figure
（1）
plot（f,abs（S）.^2）
title（'FM信号功率谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'S（f）'）
axis（[-80,80,0,max（abs（S）.^2）]）;%功率谱密度为|S|^2
figure
（2）
plot（f,abs（S））
title（'调制信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'S（f）'）
axis（[-80,80,0,max（abs（S））]）;
figure（3）
plot（t,s）
title（'FM信号波形'）
xlabel（'t'）
ylabel（'s（t）'）
axis（[0,3,-2,2]）;
（4）实验结果
试验结论：
fm取1kHz,用卡松公式计算得到FM信号带宽:
Bfm=2*（Kf*max（abs（m））+1）=66.8325
与FM频谱图比较，基本相等，说明实验FM信号带宽与理论值基本相符。
时域图也可看到疏密不同的波形，符合FM信号的特点。
实验三
实验目的：
通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形及其功率谱。
clearall;
closeall;
L=32;%每个码元间隔内的采样点数
N=2^13;%总采样点数
M=N/L;%总码元数
Rb=2;%码元速率
Ts=1/Rb;%比特间隔
fs=L/Ts;%采样速率
T=N/fs;%截断时间
Bs=fs/2;%系统带宽
t=-T/2+[0:
N-1]/fs;%时域采样点
f=-Bs+[0:
N-1]/T;%频域采样点
L0=input（'请输入占空比（0~1）：
'）
EP=zeros（1,N）;
ch=input（'请选择要观察的码型：
1-单极性；2-双极性：
'）
forloop=1:
1000%1000次样本函数取平均
ifch==1
a=（rand（1,M）>0.5）;%生成单极性序列
else
a=sign（（rand（1,M）>0.5）-0.5）;%生成双极性序列
end
tmp=zeros（L,M）;%一个码元的归零部分取零
L1=L*L0;%占空比，求出一个码元不归零部分的采样点数
tmp（[1:
L1],:
）=ones（L1,1）*a;%将一个码元不归零部分的取样点置为1
s=tmp（:
）';
S=t2f（s,fs）;
P=abs（S）.^2/T;%样本功率谱密度
EP=EP*（1-1/loop）+P/loop;%随机部分的功率谱是各个样本功率谱的期望
end
figure
（1）
plot（t,s）
gridon
title（'时域图'）
xlabel（'t'）
ylabel（'S（t）'）
axis（[-3,3,-1.5,1.5]）;
figure
（2）
plot（f,abs（EP+eps））
gridon
title（'功率谱图形'）
xlabel（'f'）
ylabel（'功率'）
axis（[-35,35,-5,max（EP+eps）]）;
figure（3）
plot（f,10*log10（EP+eps））
gridon
title（'功率谱图形（dB）'）
xlabel（'f'）
ylabel（'功率'）
实验结果：
（1）.单极性
修改占空比可得到以下图形
从上至下依次是占空比为50%、75%、100%的波形图及功率谱密度图。
从仿真结果可以看出，单极性归零码的频谱主瓣宽度随占空比增加而减小，且含有冲激。
双极性归零码
实验结果：
修改占空比后得到以下图形：
从上至下依次是占空比50%、75%、100%。
从仿真结果可以看出，随占空比增加，频谱主瓣宽度减小，且不含冲激。
试验结论：
单极性归零码和双极性归零码的图形由仿真得到，其功率谱有一定特点，单极性归零码的功率谱有支流分量，因为其均值不为零，双极性码均值为零，故没有直流分量。
占空比为100%时，相当于不归零码，功率谱符合部归零码的特点。
实验四
实验目的：
仿真测量滚降系数为α=0.25的根升余弦滚降系统的发送功率谱及眼图。
（1）仿真模型：
（2）流程图
（3）源代码
clearall
N=2^13;
L=16;
M=N/L;
Rs=2;
Ts=1/Rs;
fs=L/Ts;
Bs=fs/2;
T=N/fs;
t=-T/2+[0:
N-1]/fs;
f=-Bs+[0:
N-1]/T;
%生成升余弦
alpha=0.25;%滚降系数
hcos=zeros（1,N）;
%升余弦表达式
ii=find（abs（f）>（1-alpha）/（2*Ts）&abs（f）<=（1+alpha）/（2*Ts））;
hcos（ii）=Ts/2*（1+cos（pi*Ts/alpha*（abs（f（ii））-（1-alpha）/（2*Ts））））;
ii=find（abs（f）<=（1-alpha）/（2*Ts））;
hcos（ii）=Ts;
%根升余弦
hrcos=sqrt（hcos）;
EP=zeros（1,N）;
forloop=1:
2000
a=sign（randn（1,M））;%产生序列
s1=zeros（1,N）;
s1（1:
L:
N）=a*fs;%冲击序列
S1=t2f（s1,fs）;
S2=S1.*hrcos;
s2=real（f2t（S2,fs））;%发送的PAM信号
P=abs（S2）.^2/T;
EP=EP*（1-1/loop）+P/loop;%累计平均
end
nw=sqrt（0.01*Bs）*randn（1,N）;%白高斯噪声
r=s2+nw;
R=t2f（r,fs）;
Y=R.*hrcos;
y=real（f2t（Y,fs））;%采样前信号
figure
（1）
plot（f,EP）
gridon
xlabel（'f（kHZ）'）
ylabel（'功率谱（W/kHz）'）
axis（[-1.5,1.5,0,max（EP）]）;
eyediagram（y,3*L,3,9）
α=0.25的根升余弦发送功率谱
接收眼图
试验结论：
从发送功率谱的根升余弦功率谱可以看出，边缘比较陡峭，截止频率约为1.25，符合
W=（α+1）*Rs/2的公式，图形与理论基本相符。
眼图噪声容限约为1，张开较大，斜率较大，说明对定时误差的灵敏度较高，存在一定的峰值畸变和过零点畸变，判决门限应该为0，与理论相符。
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