北邮通信原理软件实验(包含一部分思考题)(中)

1、 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：clear all exec t2f.sci ; exec f2t.sci ; N=216; /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

2、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

3、(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

4、("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( "d

5、sb-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(

6、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"

7、,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

8、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（sinusoid generator）、 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

9、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 调频波，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

10、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

11、偏移常数为5kHz/V。（编程）源代码：clear allexec t2f.sci;exec f2t.sci;fs=800; /采样频率 kHzT=500; /观察区间 msN=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 KHzKf=5; /频率偏移常数 KHz/Vfc=40; /载波频率 KHzm=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*cum

12、sum(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("

13、;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

14、,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=1 kHz，由BFM2(f+1)fm（f=Kfmax|m(t)|/fm，max|m(t)| 6.5V）得 BFM=67 kHz。由仿真得BFM=78 kHz，可见误差很大。对于FM信号，有BFM2(Kfb/fm+1)fm2Kfb（当Kfa/fm1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（AS

15、K）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（sinusoid generator）、二进制随机数产生器（binary random generator，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 Source Signal，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（Frequency Shift Keying FSK）调制和解调的基本组成和原