现代通信原理试题及答案

1、共享知识分享快乐页眉内容20162016年1111月2 2日星期三2-1平稳随机过程 自的自相关函数为R) = 2ex试求: 之的功率谱密度Pco)；“t)的平均功率S和直流功率S。；X(t)的方差仃2。解；解；由于由于 4:”则则= =片片( (而小而小1的平均功率的平均功率 6 二及二及(0) = 21 忖忖直流功率直流功率SQ R3)= =北何北何 0如如) )的方差的方差/ / = = 5 - S： = 2 T = 22-2已知平稳高斯白噪声的双边功率谱密度为n0,经过一个冲激响应为h(t)的线性系统后输出为x(t),若已知h的能量为Eh,求x(t)的功率。蟀：设出。的傅立叶变换为月蟀

2、：设出。的傅立叶变换为月 X/),则则/ /=L, l(n| #出际出际力率为月力率为月= =匚匚? ?H= =与匚厚。的与匚厚。的= =竽竽2-3设一低通滤波器的冲激响应为h(t) = et(t 0),在其输入端加上零均值白噪声X(t)的自相关函数RXd) = &d)，试求滤波器输出过程Y(t)的下列参数：数学期望aY；功率谱密度R(E);自相关函数RY0)；总平均功率SY。解：解：h=才飞0)H=-4+皿皿(1)aj. = & ,% = axH(fy)= 0；号号-(-(力力= =5(分分? ?斗斗( (的的= =1f月月 3=3=外外5，州一，州一 一一 , ,号号= =

3、a + GF laW)=&(0) = 32a4-1某信源集包含1024个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现需经由带宽为6KHz的信道传输该信源发送的一系列符号，并要求信道输出端信噪比不小于30dB。试求：(1 )信道的容量；(2)无差错传输时的最高码兀速率。S 亘亘(1)信道输信道输出端信噪比为出端信噪比为-=10w=1000,则则A(y) = 2 x2x3苏+3,12团团+ + 9共享知识分享快乐页眉内容C = 5*lcg;(l + ) = 6xl03xlog2(l+1000)=59803 ( (加加 f R由于信由于信, ,源集包含源集包含 1024 个个符号，符号，各符各符

4、号等概率出现号等概率出现目相互间统计目相互间统计独立，因此独立，因此信源的墙为打信源的墙为打=kg1024 = 1 式加门符号式加门符号) )无差错传做无差错传做寸的最寸的最高码元速率为高码元速率为二二号号= =高二高二拳巴拳巴= =5980 CB)H H 、口4-2已知有线电话信道的带宽为3.4KHz。试求：(1)信道输出信噪比为30dB时的信道容量；(2)若要在该信道中传输33.6bit/s的数据，求接收端要求的最小信噪比。(1)C = Blog;(1 + ) = 3.4 x 10sxlog2(1 + 100Q) = 31888(7 s) 凡凡故接收端要求故接收端要求的最小的最小信噪比信噪

5、比( (令工上令工上= =# #1 =产产1 = 9434-3已知计算机彩显图像由1024M 768个像素组成。设每个像素为16bit位彩色度，每种彩色度有16个亮度等级。如果所有彩色度和亮度等级的组合机会均等并统计独立。A、试计算每秒传输75个画面所需的信道容量；B、如果接收机信噪比为30dB ,为传送彩色图像所需信道带宽为多少？(注：log2x =3.32lg x)35-1已知一调制信号m(t)=5cos(2n父10 t)V ,它所产生的调角波具有8m(t) =AcosAt +平(t)的形式。试求：共享知识分享快乐页眉内容若为 FMFM 波，要求调频指数mf=10,最大频偏色色、带宽 B

6、B、调频灵敏度KF及 FMFM波表达式;若为 PMPM 波，要求调相指数mp=10rad ,最大频偏平max、带宽 B B、调频灵敏度KP及PMPM 波表达式;若把调制信号频率加倍，并保持调制信号振幅和调频(相)灵敏度不变，求此时 和 PMPM 波的带宽，并讨论之。解：由于调制信解：由于调制信号叫。号叫。=5 亡亡 5(2 犷犷* *10心心? ?，则打则打. .= =1 耳耳父父， 心法一心法一/ / = = $ $广，广，为里饰为里饰唱制信号唱制信号* *O J 若为若为 F源，要事凋颉指数口源，要事凋颉指数口 一一 10 时时, ,3由由= =刖刖q. =2TxlO*(raJ/4) 5

7、= 2?t-l)/K= 2.2 x JO4(Hz)A 神神 2x104.fj. , ,Y2 - . . .%1 炉炉( (尸尸 4 (5 * f7)-JMX。= aw?+ +一*$in(v 笛笛 = =Acos 侬侬 f + 时曲时曲( (倏阴倏阴- - 3.2)苕为 FM 旗,荽求调相指荽求调相指数数% %二二 10 也好也好时时, ,w(r) -Acos 血血 f 十星浮十星浮(5 图图 j+Kr/1rlto$综叨综叨-AE5 口口/ /+ + Ei 35(力力)J =A-f + WCQJ(2TF X10JO 即调相指翻叫户即调相指翻叫户= =八八=5 长户长户, ,则则户户= =? ?=

8、 =2=2(),FMFM 波共享知识分享快乐页眉内容%“ =mp =10(rarf)6 = 2腐腐尸尸- -1)人人= =2x(10 + 1)x 10J= 2 2 x104(-Ffr)6 6 时于尹时于尹/ /波波. .若把若把 i 周制信号频率加信，并保挂周制信号频率加信，并保挂 i 周制信号振幅和周制信号振幅和 i 周环灵敬度不周环灵敬度不变，则变，则 3m 二降人也不杀二降人也不杀 即旷不变即旷不变, ,故故% = 2(V +ZJ = 2 乂乂(104 + 2xio3) = 2.4乂 10、也)对于尺对于尺 M 波，若把调制僖号矫率波，若把调制僖号矫率加倍，加倍，并保持调利信号亲幅和调相

9、灵就并保持调利信号亲幅和调相灵就度不度不兖，兖，则则%=&%=&儿也儿也不变，而不变，而 = = 2济，济，故SrM=*1)4 = 2x(10 +l)x 2K103= 4 4K10*(母母) )由以上分由以上分析知析知. .对对 FM 波，波，当调制当调制信号银率变化信号银率变化时，只要最大独偏时，只要最大独偏 V 比兀比兀大得大得多多，其蒂寅其蒂寅 B 基本基本不变不变 1 对于对于 PM 波波，当喻信号域率变电寸当喻信号域率变电寸，带窗带窗 B 将成比例将成比例 幽幽由于实际由于实际喝耨信号总是具有一定的频率范围喝耨信号总是具有一定的频率范围, ,因此因此 FM 比比 PM

10、 优越优越. .5-2设模拟调制系统信道和接收端模型如下图所示。已知信道噪声n(t)为加性高斯白噪声，单边功率谱密度为no=10W/Hz；Sm(t)为已调信号，载波频率fc=1MHz ,对应的调制信号m(t)的最高频率为3 =5KHz。带通滤波器为理想，试分别计算DSB(Si=1KW,相干解调)、SSB (Si=1KW ,相干解调)、AM(两边带功率Pc=4KW ,包络检波)三种情况下的下列参数:(1)带通滤波器的中心频率f0及带宽B;(2 )解调器输入端信噪比Si/ Ni ;调制制度增益G;解调器输出端信噪比SO/N。BPFSm(t)T 解调器nitm0tntPf= 1KW ,载波功率共享知

11、识分享快乐页眉内容解；解；kDSB情况(1)/)=C 1 V03(2)V =n, =LO-x10 x 10 = 10-1(F)一=、=10跖10(3)对于DSB系统，G=2(4)等=仃与=1。乂MB、新B情况t上边带)(1) =工+等=10 + _-=100250D用=筛=5癖C1 1(2)N, - IO- x5xl0- - 5M10;()一 二-=2，1始1廿y 5xlOJ(3)对于SSE系统，G-1(4)合=G巨=1心乂】0$二2父1。5N&MC、AM情况(1) 二工阵 R =？ 二工乂 5 二取 KHz)(2) .V,叱 B- 10axlQxiO - IQ ,OF)第.已-1小4

12、=戈小，)G演23皿一引叶元元/募历-. = C?.lf=0.4x5xlOj=2x10NnVSt_5xlOa瓦=】0二=5x10(4)共享知识分享快乐页眉内容6-1原信码如下表所示，请将下表填写完整。序号1234567891011121314 15161617181920 212223信码1 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 00 01 11 1加取代节添加极性HDB3解法一：序号序号12 23456-9 91C1213二151616:r&1?2020212122222323智吗智吗1 10 00 0

13、0Q0 01 11 10 00 0Q0 01 10 0000 00 00 00 00 01 11 1加亚加亚代形代形1 10 00 00-V V01 11B B0 00 0V V1 100-0VB B0 00 0V V0 01 11 1* 11-100C70-1-B0 00 0X-1:0C+V-B00-V心-1-1-1000*10-1*140-1*1000*1 10D40-14解法二解法二: :序号序号12i456-S91011121314131616r162D212223招再 0 00 00 0110 0 D0 00 00 01 10 0U U0 00 00 00 00 00 01 11*取

14、rtu1 10 00V V0 01 11 1B00 0V V1 1Q0V VB BQq qV V0 01I第娜餐性-10力0 VDT T一自00-1400-*-*-0-10pl-1WBL400 0040-1-1-170O O-1-1000-1c0T0-1-16-2原信码如下表所示，请将下表填写完整。（为了紧凑，以+,-代替+1, -1）信码1 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 01 1用取代节添加极性HDB3信用1 10 0Q QQ QQ QQ QQQQ Q Q QQ1 100001 1用取代节10 00 00V VB B00V V

15、。01 11 1B B0flV V1 1添加极性*10 00 00 0 X XB B00-V-V 0 00+ 1 4 4+R+R00+T+T4 4HVE 3玛 +Q QQ QQ Q4QQ- -0 04-+ +QQ-信玛1 10 00 0Q QQ Q0 00 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 01 11 10 00 00 0V VB B0 00 0V V0 00 011B B0 00 00 01 1攀加祓攀加祓佳佳-1U00-V-V-B00-V00-1*E*E00*v4HDE3-1000T T-100-100-1-1-100十1-16-3HDB3解码举例HDB3+10-

16、1000-1+1000+1-1+1-10 0-1+10共享知识分享快乐页眉内容原信码共享知识分享快乐页眉内容实验一 单调谐回路谐振放大器的研究（一）实验目的：1 .研究单级和多级单调谐回路放大器的谐振特性；2 .学习小信号谐振放大器的增益、带宽的测试方法。3 .研究小信号谐振放大器的增益、带宽与电路参数的关系。（二）实验原理概述：4 .实验电路：图实2-2- 1 1实验电路如图实2- 1所示。该电路由两级单调谐回路放大器组成。Q101、Q102选用3DG6c或S9018。级间耦合变压器B101、B102的初级采用部分接入方式，调节B101、B102的磁芯，可改变相应回路的谐振频率，使两级可工作

17、在同频调谐状态，为扩展频带也可工作在对中心频率失谐的参差调谐状态。谐振回路分别并接有一个频带扩展电阻（R104或R110）,可通过SW101、SW102开关选择扩展电阻的接入，改变回路的品质因数Q,从而改变放大器增益及带宽。5 .单级交流等效电路及参数单级谐振回路放大器的等效电路如图实22（a）（b）所示。图中：L为回路总电感，即B1或B2的初级电感；C为回路外接电容；gz为回路外接电，一，一， ，1，一，一导；g为电感线圈损耗电导，其值为g,=：，Q0为电感线圈的品质因数;Q0图实 2 2 2 2 单锻交旗等效电路共享知识分享快乐页眉内容（三）实验仪器1. YB1052B高频信号发生器2.

18、YB2174超高频毫伏表3. BT 3c频率特性测试仪4. YB1713直流稳压电源2I01= P1I01= P1YfeUS ；g01 = P1g01 ；22_，_ 2W12C01P1C01；gi2=P2gi2；Ci2=P2Ci2；式中P1- TTj-WU,P21称为接入系数。W13在本实验底板上对于B1：W12=26匝，W13=28匝：W54=4匝，对于B2：W12=18匝，W13=27匝，W54=9匝。g01,C01分别是本级晶体管的输出电导和输出电容;gi2,Ci2分别是下级晶体管的输入电导和输入电容；Yfe为晶体管的正向传输导纳。本实验所用晶体管3DG6c的Y参数，在Vcc=+12v,

19、 IE=1mA时,Yfe=30mS,goe=150mS,gie=1mS, Coe=4PF, Cie=50PF,Cbe=2 5PF。3.基本关系由图22（b）可知，对于单级放大器有, 回路总电容：C二C P12c0 P2Ci2回路总电导：g=g2 P12g01，P22gi2 g回路有载QL：3dB通频带：,二回路谐振频率：f0放大器谐振电压增益:对于多级（n）相同单调谐回路放大器，在同频调谐条件下，总增益为各级增益之积，通 频带在各级Q相同时，随着n的增加而减小。即：Kv =Kvi - K2. . . . Kvn从总=E1* -1式中1n-1称为带宽缩小因子,4.电路工作状态,晶体管静态电流：电

20、源电压Ie=1mA,Vcc= +12V,Ie2=0. 98mA。共享知识分享快乐页眉内容5. YB4320双踪示波器台台台（可选）台台共享知识分享快乐页眉内容6. DT980型数字三用表1支7.高频实验箱1个（四）实验任务1测放大器的静态工作电压，井判断各级是否工作正常。2测量单级和两级总谐振电压增益要求：a.用YB1052B高频信号发生器在实验电路板Ui端输入激励信号，信号频率f = 450KHz,第一级激励电压约为20mV左右。b.微调高频传输变压器的磁芯，确保两级放大器都工作在调谐状态（可置中心频率f0= 450KHZ）。c.用YB4320双踪示波器监测输入输出波形，在保证不失真的条件下

21、，用YB2174超高 频毫伏表测量TP101（第1级调谐放大器输出端， 也是第2级放大器的输入端）或TP102（第2级调谐放大器输出端）的输入或输出电压值，并认真记录。d.分别测量谐振回路并接的扩展电阻阻值，对选择开关K101、K102置1或置2时的谐振增益进行观测和对比分析。e.列表记录数据。3测量各级小信号谐振放大器的通频带BW0.7。具体要求为：a.分别使用扫频法和点测法进行单级和两级总谐振特性及通频带BW0.7的测量。b.保证在同步调谐的情况下进行测量，使两级都谐振在f-450KHz。c. SW101、SW102可任意置于1或2位置，但记录时应注明。d.注意，小信号谐振放大器的输入信号

22、幅度的大小要适当，以防过载使放大器出现非 线性失真。e 列表记录数据井将用标准计算纸描绘出幅频特性曲线图。（五）实验报告要求：1.列出所测数据，计算出单级和两级总谐振增益Ku、通频带BW17。2用坐标纸绘出谐振特性曲线并计算和标示出通频带。3对实验数据和曲线进行分析。4对实验结果进行总结分析、做出实验报告。5回答思考题。（六）预习要求：1复习高频电子线路中有关理论。2明确实验目的、任务并拟定实验方案和步骤。（七）思考题1放大器激励信号过大或过小对测量数据有何影响?测第一级和测第二级增益时，激励信号如何选择?2如何判断回路是否谐振?3K101、K102置1或2时放大器谐振增益和通频带将如何变化？

23、4分析谐振特性不对称的原因?5当两级放大器工作在参差调谐状态时，放大器的总增益总谐振特性和通频带有何变化？6总结对比扫频测试法和逐点测试法的优缺点。共享知识分享快乐页眉内容实验一、实验一、MATLAMATLA 明真基本操作综合实验一、实验目的：认识学习基于 MATLAMATLA 明真的 M M 文件程序实现与 SimulinkSimulink 仿真工具箱仿真 模块调用实现的两种基本方法；通过实验学习掌握各类仿真仪器设备的参数设置和操作使用方法。（一）信号及其运算的 MATLABMATLAB 实现注意：以M文件方式，通过调用MATLAB相关函数编程进行实验时，命令和程 序的输入一定要在纯英文状态

24、下，否则输入的命令将会发生错误，程序无法执行。 我们可通过MATLAB仿真工作窗中的编辑器功能来发现和纠正各类错误。1.11.1 连续信号的 MATLABMATLAB 实现MATLABS供了大量用以生成基本信号的函数，比如最常用的指数信号、正 弦信号和三角波信号等就可通过MATLAB的内部函数命令来实现，不需要借助任 何工具箱就可调用的函数。例如MATLAB的部分波形或图形函数，详见表一中所 示：表一、部分波形函数函数产生的波形Sin正弦波Cos余弦波Square方波Saw tooth锯齿波Rectpuls非周期方波Tripuls非周期三角波Pulstran脉冲序列表二、部分图形函数函数图形f

25、igure生成图框axis设置坐标轴text在图上标记文字共享知识分享快乐页眉内容plot画图title添加图名grid网格线xlabel给x轴添加义本标记ylabel给y轴添加义本标记1 1 . .指数信号指数信号Ae也在MATLAB中可用exp函数表示，其调用形式为：y=A*exp(a*t)例如图1-1所示指数衰减信号的MATLA瑜程序如下(取A=1, -0.4)%program1-1Decaying exponential signalA=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;2 2 . .正弦信号正弦信号Acos(c

26、o0*t+9)和Asin(0+中)分别用MATLAB的内部函数cos和sin表示，其调用形式为：A*cos(0*t+phi)A*sin(0*t+phi)例如图1-2所示正弦信号的MATLA瑜程序如下(取A=1,。=2兀，邛=冗/6):%program1-2SinusoidalA=1;w0=2*pi; phi=pi/6;t=0:0.001:8;ft=A*sin(w0*t+phi);plot(t,ft);grid on;共享知识分享快乐4.4.矩形脉冲信号页眉内容信号了诸如取样函数、矩形波、三角波、周期性矩形波和周期性三角波等在信号处理 中常用的信号。3 3 . .取样函数取样函数Sa(t)ft

27、MATLAB中用sinc函数表示，其定义为:Sinc(t)=sin(二t)/(二t)其调用形式为:Y=sinc(t)例如图1-3所示取样函数的MATLAB程序如下:%program1-3Sample function t=-3*pi:pi/100:3*pi;ft=sinc(t/pi);plot(t,ft);grid on;图1-3取样函数形波信号图1-1单边指数衰减信号图1-2正弦除了内部函数外，在信号处理工具箱(Signal Prossing Toolbox)中还提供图1-4矩共享知识分享快乐5.5.三角波脉冲信号页眉内容矩形脉冲信号在MATLAB中用rectpuls函数来表示，其调用形式为

28、：y=rectpuls(t,width)用以产生一个幅值为1、宽度为width、相对于t=0点左右对称的矩形波信 号。该函数的横坐标范围由向量t决定，是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width的默认值为1。例如图1-4所示以t=2T(即t-2 X T=0)为对称中心的 矩形脉冲信号的MATLA瑜程序如下(取T=1):%program1-4Rectangular pulse signalt=0:0.001:4;T=1;ft=rectpuls(t-2*T,2*T);plot(t,ft);grid on;axis(0 4 -0.5 1.5);周期性矩形波(方波)信号在NATLABf

29、r用square函数来表示，其调用形式 为：y=square(t,DUTY)用以产生一个周期为2冗、 幅值为1的周期性方波信号， 其中的DUTY参数 表示占空比(dutycycle),即在信号的一个周期中正值所占的百分比。例如图1-5所示实现频率为30Hz的周期性方波信号的MATLA瑜程序如下：%program1-5Periodis rectangular pulse signal t=-0.0625:0.0001:0.0625;y=square(2*pi*30*t,50);%DUTY=50(percent) plot(t,y);axis(-0.0625 0.0625 -1.51.5);gri

30、d on图1-5周期性方波信号共享知识分享快乐页眉内容三角波脉冲信号在MATLAB中用tripuls函数来表示，其调用形式为：y=tripuls(t,width,skew)用以产生一个最大幅度为1、宽度为width、斜度为skew的三角波信号。 该函数的横坐标范围由向量t决定，是以t=0为中心向左右各展开width/2的范 围。斜度skew是一个介于-1和1之间的值，它表示最大幅度1出现在t=(width/2) X skew的横坐标位置。如图1-6所示三角波信号的MATLAB程序如下：%program1-6Triangular pulse signalt=-3:0.001:3;ft=5*tri

31、puls(t,4,0.5);plot(t,ft);grid on;axis(-3 3 -0.5 5);图1-6三角波信号周期性三角波信号在MATLAB中用sawtooth函数来表示，其调用形式为：y=sawtooth(t,WIDTH)用以产生一个周期为2兀、最大幅度为1、最小幅度为-1的周期性三角波(锯 齿波)信号，其中的WIDTH参数表示最大幅度出现的位置：在一个周期内，信 号从t=0到WIDTHX 2n时函数值是从-1到1线性增加白 1 1 而从WIDTHX 2兀到2n时函数值又是从1到-1线性递减的；在其他周期内依次类推。例如图1-7所 示的周期性三角波信号的MATLAB源程序如下：%program1-7periodic triangular pulse signal t=-5*pi: