北邮通信原理软件实验包含一部分思考题中讲解.docx

北邮通信原理软件实验包含一部分思考题中讲解.docx

《北邮通信原理软件实验包含一部分思考题中讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北邮通信原理软件实验包含一部分思考题中讲解.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

北邮通信原理软件实验包含一部分思考题中讲解

编程题实验一：

假设基带信号为

，载波频率为

，仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形及频谱。

（编程）

源文件：

clearall

exect2f.sci;

execf2t.sci;

N=2^16;//采样点数

fs=64;//采样频率

Bs=fs/2;//系统带宽

T=N/fs;//截短时间

t=-T/2+[0:

N-1]/fs;//时域采样点

f=-Bs+[0:

N-1]/T;//频域采样点

f0=1;phi=%pi/3;fc=10;//待观测正弦波的频率、幅度和初相

//以上是初始化参数设置

s0=sin（（2*%pi）*f0*t）+2*cos（（%pi）*f0*t）;//原始基带信号

S0=t2f（s0,fs）;//基带信号傅里叶变换

c=cos（（2*%pi）*fc*t）;//载波

//dsb-am调制

s1=s0.*c;//调制dsd-sc信号

S1=t2f（s1,fs）;//dsb-sc傅里叶变换

//am调制

s2=0.8*s0.*c+c;//调制am信号

S2=t2f（s2,fs）;//am调制信号傅里叶变换

//ssb调制

c1=sin（（2*%pi）*fc*t）;

M=t2f（s0,fs）;

MH=-%i*sign（f）.*M;//在频域进行希尔伯特变换

sh=real（f2t（MH,fs））;//希尔伯特变换后的信号

s3=s0.*c-sh.*c1;//调制后ssb信号

S3=t2f（s3,fs）;//ssb傅里叶变换

//以上是仿真计算部分，以下是绘图部分

xset（"window",1）//原始信号波形

plot（t,s0）//

title（"原始信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）

ylabel（"s0（t）（V）"）

mtlb_axis（[0,10,-5,+5]）

xset（"window",2）//原信号幅度频谱

plot（f,abs（S0））

title（"调制信号的频谱图"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"|S（f）|（V/Hz）"）

xset（"window",3）//dsb-sd调制信号波形及频谱

plot（t,s1）

title（"dsb-sd调制信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）

ylabel（"s1（t）（V）"）

mtlb_axis（[0,4,-5,+5]）

xset（"window",4）

plot（f,abs（S1））

title（"dsb-sd调制信号的频谱图"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"|S（f）|（V/Hz）"）

xset（"window",5）//am调制信号波形及频谱

plot（t,s2）

title（"am调制信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）

ylabel（"s2（t）（V）"）

mtlb_axis（[0,4,-5,+5]）

xset（"window",6）

plot（f,abs（S2））

title（"am调制信号的频谱图"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"|S（f）|（V/Hz）"）

xset（"window",7）//ssb调制信号波形及频谱

plot（t,s3）

title（"ssb调制信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）

ylabel（"s（t）（V）"）

mtlb_axis（[0,4,-8,+8]）

xset（"window",8）

plot（f,abs（S3））

title（"ssb调制信号的频谱图"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"|S（f）|（V/Hz）"）

实验结果：

原始信号波形：

、

原始信号频谱：

AM调制信号波形：

AM信号频谱：

DSB信号波形：

DSB信号频谱：

SSB信号波形：

SSB信号频谱：

由实验结果可见：

1.AM信号频谱与DSB-SC信号频谱多了一离散的载波分量；

2.在AM调制中，调制系数必须不大于1。

3.DSB-SC信号波形会有相位翻转的现象出现；

4.SSB信号和DSB-SC信号相比，SSB信号的频谱是DSB-SC的一个边带。

这样实验的正确性就得到了验证。

实验十调频信号的产生

【实验目的】

1．了解如何使用电压控制振荡器（VCO）产生调频信号。

2．了解调频波与调相波的关系。

【实验原理】

模拟调制的另一种调制方式是调频和调相。

在调频系统中，载波的频率随基带信号变化。

在调相系统中，载波的相位随基带信号变化。

调频和调相均属于非线性调制，统称为角度调

制。

调频和调相信号的表示式如下：

实验步骤】

1．将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、VCO模块（来自Scicom_signalprocess元件库）、

微分模块（du/dt，来自Scicom_signalprocess元件库）、示波器模块（MSCOPE*）、触发时钟

（CLOCK_c）、频谱示波器（FFT）模块按下图连接。

2．设置正弦波模块，产生频率为1HZ，幅度为0.5的信号。

3．设置VCO的中心频率为1HZ,灵敏度为1HZ/V。

关于VCO的参数设置可以参考图

8。

4．将示波器如图5.72所示连接。

观察①调频波，②为调相波。

5．修改m（t）的频率以及幅值，观察并记录输出波形。

实验结果：

调频信号的产生：

频谱：

【思考题】

绘制VCO的V-f曲线。

答：

实验十一调频信号的解调（模块）

【实验目的】

1.了解如何使用锁相环（PLL）解调调频信号。

2.了解调频波的特点。

【实验原理】

普通鉴频器解调

调频信号的解调方法之一是先将调频信号变为调幅调频信号，使该调幅调频信号的幅度

比例于调频信号的瞬时频率，然后再利用一调幅解调器取其包络，恢复出原基带信号。

其原

理框图如下图所示：

【实验步骤】

普通鉴频器解调

锁相环法解调

实验结果：

普通的鉴频器：

波形图

频谱图形：

锁相环法：

【思考题】

1.用公式推到第一种解调方法中AM信号的表达式。

答：

2.图7中两个VCO的参数值若不一样，会是什么结果？

能得到解调结果吗？

为什么？

答：

不能解调。

不会得到解调结果，因为中心频率不一样，会导致锁相环不能锁定。

编程题实验二：

假设基带信号

，载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式做对照。

FM的频率偏移常数为5kHz/V。

（编程）

源代码：

clearall

exect2f.sci;

execf2t.sci;

fs=800;//采样频率kHz

T=500;//观察区间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;//基带信号频率KHz

Kf=5;//频率偏移常数KHz/V

fc=40;//载波频率KHz

m=sin（（2*%pi）*fm*t）+2*cos（（fm*%pi）*t）+4*sin（（0.5*%pi）*fm*t+%pi/3）;//基带信号

M=t2f（m,fs）;

phi=2*%pi*Kf*cumsum（m）*dt;//相位

s=cos（（2*%pi）*fc*t+phi）;//调频信号

S=t2f（s,fs）;

xset（"window",1）//基带信号波形

plot（t,m）

title（"基带信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）//

ylabel（"V"）

mtlb_axis（[0,10,-8,8]）

xset（"window",2）//基带信号频谱

plot（f,abs（M））

title（"基带信号频谱"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"V"）

mtlb_axis（[0,1.5,0,max（abs（M））]）

xset（"window",3）//FM信号波形

plot（t,s）

title（"FM信号波形"）

xlabel（"t（ms）"）

ylabel（"V"）

mtlb_axis（[0,4,-2,2]）

xset（"window",4）//FM信号频谱

plot（f,abs（S））

title（"FM信号频谱"）

xlabel（"f（kHz）"）

ylabel（"V"）

mtlb_axis（[0,100,0,max（abs（S））]）

基带信号波形：

基带信号频谱：

FM信号波形：

FM信号频谱：

因为fm=1kHz，由BFM≈2（

f+1）fm（

f=Kfmax|m（t）|/fm，max|m（t）|≈6.5V）得BFM=67kHz。

由仿真得BFM=78kHz，可见误差很大。

对于FM信号，有BFM≈2（Kfb/fm+1）fm≈2Kfb（当Kfa/fm

1时），其中b=max|m（t）|。

当基带信号是多个正弦信号的叠加时，设单频正弦信号的幅度分别为b1、b2、b3，则有b=max|m（t）|为各个信号幅度的几何平均，卡松公式不再适用。

实验十二OOK调制与解调（模块）

【实验目的】

1．了解幅度键控（ASK）调制与解调的基本组成和原理。

【实验原理】

用数字基带信号去控制正弦型载波的幅度称为振幅键控（ASK）。

2ASK是指二进制振幅键控又名OOK，它以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。

其产生框图：

【实验步骤】

调制

1．将正弦波发生器（sinusoidgenerator）、二进制随机数产生器（binaryrandomgenerator，

来自Scicom_sources）、乘法器模块、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块（MSCOPE）、按图

5.87连接。

2．设置正弦波模块SourceSignal，产生频率为1HZ的信号。

设置二进制序列产生器的

时钟频率,产生周期为2s的二进制序列。

解调方法一：

方法二：

实验结果：

ASK

【思考题】

1．比较两种解调方法，说出优劣。

答：

相关解调，接收端从信号中估计或恢复载波相位的代价比较大，而且在加性高斯白噪信道中，接收端的信噪比很大，故非相干解调比较好。

2．MASK调制解调模型如何构建？

答：

当做,M个叠加的ASK信号进行各自解调，然后将解调信号叠加即可。

实验十三2FSK调制（模块）

【实验目的】

1．了解频率键控（FrequencyShiftKeyingFSK）调制和解调的基本组成和原理。

2．学习SCICOM模块的使用。

【实验原理】

用二进制数字基带信号去控制正弦波载波的载频称为二进制移频键控。

其对应的表达

式为：

实验步骤】

1．将二进制随机数产生器（binaryrandomgenerator）、VCO模块、触发时钟（CLOCK_c）、

示波器模块（MSCOPE）、按图5.96连接。

产生相位连续的FSK信号。

实验结果：

注意，第三个小实验，输出必须加权才能有输出，不然输出就是0；

【思考题】

1.下图为FSK调制频谱图，请推导出频率公式，证明以下图形正确性。

答：