通信系统仿真实验报告

1、通信系统仿真实验报告 信息工程学院电子系通信工程11-2班 陈亚环 201110204017通信系统仿真实验报告信息工程学院电子工程系 陈亚环实验一 高频小信号放大器的MULTISIM仿真实验目的：1、 了解MULTISIM的基本功能、窗口界面、元器件库及工具栏等；2、 掌握MULTISIM的基本仿真分析方法、常用仿真测试仪表等；3、 掌握高频小信号放大器MULTISIM仿真的建模过程。实验内容及结果：（一）单频正弦波小信号放大器的MULTISIM仿真。1）根据图一所示高频小信号放大器电路，创建仿真电路原理图。要求输入信号的幅度在2mV-1V之间、频率在1MHz-20MHz之间；图一 高频小信

2、号放大器电路2）根据实际情况设置好电路图选项，接入虚拟仪器并设置合适的参数。打开仿真开关，运行所设计好的电路，给出输入输出信号的波形图和频谱图。根据初步仿真结果改变电路元器件的型号和参数，使输出信号波形无失真、幅度放大10倍以上；仿真电路图： 输入输出信号的波形图：3）由交流分析方法可以得到电路的谐振频率。根据波特仪测试可观察得电路的谐振频率。改变输入信号的频率，通过交流分析方法和波特仪观察电路谐振频率的几乎无变化。 4）、改变输入信号的幅度，用示波器观察输出电压波形，测量出输出波形不失真情况下输入信号幅度的变化范围为2mV到25mV。5）、改变输入信号的频率，用示波器观察输出电压幅度的变化情

3、况输入信号Vi（mv） 12.5输入信号fs（MHz）0.9123456789输出信号Vo（v）90135285390512570788813820825输入信号Vi（mv） 12.5输入信号fs（MHz）10111213141516203040输出信号Vo（v）821811801794786645560510120190通频带B为23MHz 矩形系数K0.1为3.55通频带曲线见坐标纸。6)、改变R5（负载）的值，用示波器观察输出电压波形和峰峰值的变化情况R5/kom1510152050100500800输出V/mv201002003004501000200040004000 R5-峰峰值的

4、关系曲线见坐标纸（二）多频正弦波合成小信号放大器的MULTISIM仿真测试及其分析。1. 多频正弦波合成小信号放大器的MULTISIM仿真电路图输入信号幅值及频率分别为20mv，14MHz、22mv，16MHz、25mv，15MHz 2. 多频正弦波合成小信号放大器的输入输出波形测试 通过虚拟示波器观察输入输出信号基本放大10倍且只有小部分波形失真分析其原因是输入信号的频率参数分散导致一部分频率的放大倍数较小从而导致波形的部分失真。3. 多频正弦波合成小信号放大器的频谱图通过频谱仪的测试可以看到输入输出都是相同的三个频率，只是输出信号中多了一些较小的杂波。实验心得：在做实验前,我以为不会难做,

5、就像以前做高频一样,做完实验,然后轻松的就把实验报告做完。但是实验的时候才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 本次实验在搭建仿真电路时主要注意晶体管与变压器的匹配，我选的晶体管型号是2N1711，变压器型号TS_AUDLO_10_TO_1，从而使电压增益达到10倍以上。在课上我并未有完成实验，由于Multisim10没有频率分析仪，所以用波特仪估计了谐振频率。通过这次实验我认识到在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接

6、法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半。接下来我会认真准备下一次试验的。实验二 振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真实验目的：1、深入理解各种振幅调制与解调制电路的工作原理；2、掌握振幅调制与解调制电路的MATLAB仿真方法。实验原理：进行AM调幅当调制信号为，载波信号为则AM信号为其中；定义一个am函数带有可表示载波和调制信号参数的形参function y=am(Ac,Fc,ma,Aw,Fw)；定义抽样率要满足抽样定理要大于载波频率的两倍以上。画图范围，为了显示包络波形需取调制信号周期的倍数。T=0:1/(10*Fc):3/Fw;进行DSB调幅当调制信号

7、为，载波信号为则DSB信号为。DSB调幅步骤同单一频率的AM调幅类似只是在生成DSB波时不加入直流分量实验内容及结果分析：1、编写matlab程序实现AM振幅调制与解调制的设计与仿真；1）设计AM振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变；载波信号的幅度A和频率F可变，调制度ma可变；2）绘制调制信号u11、载波信号uc1和已调波信号uam1的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；Matlab程序：function y=Am(Ac,Fc,ma,Aw,Fw)T=0:1/(10*Fc):3/Fw;ul1=Aw*cos(2*pi*Fw*T);uc1=Ac*cos(2*pi*Fc*T);

8、uam1=Ac*(1+ma*cos(2*pi*Fw*T).*cos(2*pi*Fc*T);subplot(3,1,1)plot(T,ul1,'r');gridylabel('ull');xlabel('t');subplot(3,1,2)plot(T,uc1,'r');gridylabel('ucl');xlabel('t');subplot(3,1,3)plot(T,uam1,'r');gridylabel('uam');xlabel('t'); %

9、画调制信号，载波信号，已调波信号频谱图X=fftshift(fft(ul1);%做快速dft变换并移位Y=fftshift(fft(uc1);Z=fftshift(fft(uam1);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);%取变换范围和点数m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3

10、,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid on输入命令y=Am(10,1000,0.3,4,50)时域波形图：频谱图：调制信号与解调后波形图：调制信号与解调波频谱：3）调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制信号u12、载波信号uc1和已调波信号uam2的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；Matlab程序：function y=Am2（Ac,Fc,ka,A1,F1,A2,F2,A3,F3)F=min(F1,F2);f=max(F1,max(F2,F3);%求频率最大值T=0:1/(10*Fc):6/min(F,F3);%抽样ul2=A1*cos

11、(2*pi*F1*T)+A2*cos(2*pi*F2*T)+A3*cos(2*pi*F3*T);%生成调制信号uc2=Ac*cos(2*pi*Fc*T);%载波信号u=(ka*A1/Ac)*cos(2*pi*F1*T)+(ka*A2/Ac)*cos(2*pi*F2*T)+(ka*A3/Ac)*cos(2*pi*F3*T);uam2=Ac*(1+u).*cos(2*pi*Fc*T);%AM已调波信号subplot(3,1,1)plot(T,ul2,'r');grid;ylabel('ul2');xlabel('t');subplot(3,1,2)p

12、lot(T,uc2,'r');grid;ylabel('uc2');xlabel('t');subplot(3,1,3)plot(T,uam2,'r');grid;ylabel('uam2');xlabel('t');%画调制信号，载波信号，已调波信号频谱图X=fftshift(fft(ul2);%做快速dft变换并移位Y=fftshift(fft(uc2);Z=fftshift(fft(uam2);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);%

13、取变换范围和点数m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid on输入命令y=Am2(10,20000000,1,3,1400000,3.4,2000000,2,1000000)时域波形图：频谱图：4）用同步检波对已调波信号uam1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u11和

14、解调后的信号y11，并绘制这两个信号的频谱图；%生成检波信号figure;s=uam2.*uc2;%同步检波生成信号Rp=3;%通带最大波纹Rs=60;%阻带最小衰减Wp=f/Fc;%通带截止频率（数字滤波器时为频率与抽样频率的比值）Ws=f/Fc+f/Fc*3;%阻带截止频率（数字滤波器时为频率与抽样频率的比值）n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%确定椭圆滤波器最小阶数和截止频率b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%确定传递函数分子分母b，aX1=5*filter(b,a,s);%滤除高频信号subplot(2,1,2);plot(T,ul2);grid onsu

15、bplot(2,1,1);plot(T,X1);grid on5）用同步检波对已调波信号uam2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u12和解调后的信号y12，并绘制这两个信号的频谱图。%画调制信号和检波信号频谱图Y2=fftshift(fft(X1);figure;%保持波形图不变m1=fix(length(T)*4/9);n1=fix(length(T)*5/9);%取频谱图画图范围subplot(2,1,1);plot(F(m1:n1),abs(X(m1:n1);grid onsubplot(2,1,2);plot(F(m1:n1),abs(Y2(m1:n1);grid on2、编写m

16、atlab程序实现DSB振幅调制与解调制的设计与仿真；1）设计DSB振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度A和频率F可变；载波信号的幅度A和频率F可变； 2）绘制调制信号u21、载波信号uc2和已调波信号udsb1的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；Matlab程序：function y=DSB1(Ac,Fc,ka,A1,F1)T=0:1/(10*Fc):6/F1;%抽样ul1=A1*cos(2*pi*F1*T);%生成调制信号uc1=Ac*cos(2*pi*Fc*T);%载波信号uam1=ka*Ac*ul1.*cos(2*pi*Fc*T);%DSB已调波信号subplot(3,1,1

17、)plot(T,ul1,'r');grid;ylabel('ul1');xlabel('t');subplot(3,1,2)plot(T,uc1,'r');grid;ylabel('uc1');xlabel('t');subplot(3,1,3)plot(T,uam1,'r');grid;ylabel('uam1');xlabel('t');%画调制信号，载波信号，已调波信号频谱图X=fftshift(fft(ul1);%做快速dft变换并移位Y=ff

18、tshift(fft(uc1);Z=fftshift(fft(uam1);figure;%保持时域波形图不变F=linspace(-Fc/2,Fc/2,length(T);%取变换范围和点数m=fix(length(T)*3/8);n=fix(length(T)*5/8);%取频谱图画图范围subplot(3,1,1);plot(F(m:n),abs(X(m:n);grid onsubplot(3,1,2);plot(F(m:n),abs(Y(m:n);grid onsubplot(3,1,3);plot(F(m:n),abs(Z(m:n);grid on命令窗口：>> y=DSB

19、1(10,1000,0.5,4,100)时域波形图：频谱图：%生成同步解调信号figure;s=uam1.*uc1;%同步检波生成信号Rp=3;%通带最大波纹Rs=60;%阻带最小衰减Wp=F1/Fc;%通带截止频率（数字滤波器时为频率与抽样频率的比值）Ws=F1/Fc+F1/Fc*3;%阻带截止频率（数字滤波器时为频率与抽样频率的比值）n,Wn=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs);%确定椭圆滤波器最小阶数和截止频率b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn);%确定传递函数分子分母b，aX1=5*filter(b,a,s);%滤除高频信号subplot(2,1,2);plot(T,ul

20、1);grid onsubplot(2,1,1);plot(T,X1);grid on%调制信号和解调信号频谱图Y2=fftshift(fft(X1);figure;%保持波形图不变m1=fix(length(T)*4/9);n1=fix(length(T)*5/9);%取频谱图画图范围subplot(2,1,1);plot(F(m1:n1),abs(X(m1:n1);grid onsubplot(2,1,2);plot(F(m1:n1),abs(Y2(m1:n1);grid on3）调制信号为三个以上正弦波信号的合成，幅度和频率均可变，绘制调制信号u22、载波信号uc2和已调波信号udsb2

21、的时域波形图和频谱图（要求谱线清晰）；观察相位突变点处的波形；只需将调制信号为一个时的程序前换位下列程序即可实现，function y=DSB2(Ac,Fc,ka,A1,F1,A2,F2,A3,F3)F=min(F1,F2);f=max(F1,max(F2,F3);%求频率最大值T=0:1/(10*Fc):6/min(F,F3);%抽样ul2=A1*cos(2*pi*F1*T)+A2*cos(2*pi*F2*T)+A3*cos(2*pi*F3*T);%调制uc2=Ac*cos(2*pi*Fc*T);%载波信号uam2=ka*Ac*ul2.*cos(2*pi*Fc*T);%DSB已调波信号时域波

22、形图：4）用同步检波对已调波信号udsb1进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u21和解调后的信号y21，并绘制这两个信号的频谱图；5）用同步检波对已调波信号udsb2进行解调制，在同一幅图中绘制原调制信号u22和解调后的信号y22，并绘制这两个信号的频谱图。4、 根据仿真结果，和理论知识进行对比分析，得出以下结论：.由AM,DSB时域波形可以看到与理论的AM,DSB波形相同；AM波形的包络与调制信号的幅度成正比，DSB信号波形包络与调制信号的幅度的绝对值成正比，其相位可表示调制信号的极性。 由AM,DSB频域波形可以看到与理论的AM,DSB频域波形相同；AM含有载波频率和上下边频，DSB波

23、只含有上下边频。.经过相乘和滤波后的解调波形与调制信号波形相同，且频谱成份相同。实验心得：这次实验比较难，虽然实验前做了比较充分的预习和学习，但是在实验过程中还是遇到了很多问题。在振幅调制与解调制电路的MATLAB程序编写中存在很多问题，一些函数的调用并未掌握，程序长而复杂，内心存在一种厌烦。整节实验课下了来，在陈贵宾同学的帮助下才勉强做完。在撰写实验报告中又遇到了很多问题，编写的解调波程序结果总是不显示，所编写程序并不满足任意频率下的要求。此次实验报告的完成是参考陈贵宾同学的报告下完成的，当然我并不是简单地抄上，而是在理解程序的基础上和他的详细讲解下独立完成的。对于程序内容有了基本的理解，通

24、过这次试验我收获了很多。实验三 振幅调制与解调制电路的SIMULINK仿真实验目的：1、深入理解各种振幅调制与解调制电路的工作原理；2、掌握振幅调制与解调制电路的SIMULINK仿真方法。实验原理：幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案，属于线性调制。AM信号的时域表示式：频谱：调制器模型如图所示： AM调制器模型AM的时域波形和频谱如图所示：时域 频域 AM调制时、频域波形AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。它的带宽是基带信号带宽的2倍。在波形上，调幅信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号

25、频谱在频域内的简单搬移。在解调时，根据AM调制的特性，既可以采用相干解调，也可以采用包络检波。在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。AM调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号，即双边带信号（DSB）。DSB信号的时域表示式频谱：DSB的时域波形和频谱如图所示：时域 频域 DSB调制时、频域波形DSB的相干解调模型如图所示： DSB调制器模型与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率时100%，DSB信号解调时需采用相干解调。实验内容及步骤：1、用SIMULINK建模实现AM振幅调制与解调制的设计与仿真；设计AM振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度为0.3V、频率为1kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz，调制度为0.3；绘制调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形；调制信号、载波信号和已调波信号的时域波形：用同步检波对已调波信号进行解调制，在同一示波器中绘制原调制信号和解调后的信号，比较它们的异同。解调波与调制波型图：2、用SIMULINK建模实现DSB振幅调制与解调制的设计与仿真；设计DSB振幅调制与解调制仿真电路，要求调制信号的幅度为0.3V、频率为1kHz；载波信号的幅度为1V、频率为1MHz；绘制调制信号、载波信号和已调