模擬調(diào)制系統(tǒng),數(shù)字基帶信號功率譜眼圖分析-通信原理實驗報告

ID:374310 · 發(fā)表于 2018-7-18 18:37

實驗報告（1）

實驗名稱	模擬調(diào)制系統(tǒng)
實驗日期		指導教師

【實驗?zāi)康摹?/font> 1、掌握模擬調(diào)制信號的波形及產(chǎn)生方法； 2、掌握模擬調(diào)制信號的頻譜特點； 3、掌握模擬調(diào)制信號的解調(diào)方法； 4、掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的MATLAB仿真實現(xiàn)。【實驗內(nèi)容】 1. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調(diào)制信號的時域波形及其頻譜。 2. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調(diào)制信號的相干解調(diào)后的信號波形。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果： 1. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調(diào)制信號的時域波形及其頻譜。源代碼為： dt=0.001; fmax=1; fc=10; T=5; N=T/dt; t=0:dt:T; mt=sqrt(2)cos(2pifmaxt);% figure(1) plot(t,mt); %AM modulation A=2; am=(A+mt).cos(2pifct); %power spectrum density ¹ [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,am); psd=(abs(Xf).^2)/T; figure(2) subplot(211); plot(t,am);hold on plot(t,A+mt,'r--'); title('AM¼°Æä°üÂç'); xlabel('t'); subplot(212); plot(f,psd); axis([-2fc 2fc 0 1.5max(psd)]); title('AM¹¦ÂÊÆ×'); xlabel('f'); 實驗結(jié)果圖：* 2.信源為，載波為，繪制AM、DSB調(diào)制信號的相干解調(diào)后的波形。源代碼為： dt=0.001; fmax=1; fc=10; T=5; B=2fmax; N=floor(T/dt); t=[0:N-1]dt; % ÐÅÔ´ mt=sqrt(2)cos(2pifmaxt); %AM²úÉú A=2; am=(A+mt).cos(2pifct); %AM½âµ÷ amd=am.cos(2pifct); % amd=amd-mean(amd); [f,AMf]=FFT_SHIFT(t,amd); [t,am_t]=RECT_LPF(f,AMf,B); subplot(211); plot(t,mt); title('signal'); subplot(212); plot(t,am_t); title('modulation'); 實驗結(jié)果圖：

實驗報告（2）

實驗名稱	數(shù)字基帶信號功率譜分析
實驗日期		指導教師

【實驗?zāi)康摹?/font> 1.掌握數(shù)字基帶信號的波形及產(chǎn)生方法。 2.掌握數(shù)字基帶信號的功率譜分析方法。【實驗內(nèi)容】 1.二進制序列為10110010，以矩形波為例，利用Matlab畫出相應(yīng)的單極性不歸零、單極性歸零、雙極性不歸零、雙極性歸零的波形。 2.利用Matlab繪制單極性不歸零、單極性歸零、雙極性不歸零、雙極性歸零的功率譜圖形。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果： Ts = 1; % 碼元周期 N_sample = 128; % 單個碼元抽樣點數(shù) dt = Ts / N_sample; % 抽樣時間間隔 N = 8; % 碼元數(shù) t = 0 : dt : (N * N_sample - 1) * dt; % 序列傳輸時間 gt1 = ones(1, N_sample); % NRZ gt2 = [ones(1, N_sample / 2), zeros(1, N_sample / 2)]; % RZ %% 單極性 RAN = [1 0 1 1 0 0 1 0]; se1 = []; se2 = []; for i = 1 : N % 生成序列 if RAN(i)==1 se1 = [se1 gt1]; se2 = [se2 gt2]; else se1 = [se1 zeros(1, N_sample)]; se2 = [se2 zeros(1, N_sample)]; end end %% 繪制出結(jié)果 subplot(2, 2, 1);plot(t, se1);grid on;axis([0 8 -1.5 1.5]);title('NRZ'); subplot(2, 2, 2);plot(t, se2);grid on;axis([0 8 -1.5 1.5]);title('RZ'); %% 雙極性 RAN = [1 0 1 1 0 0 1 0]; se1 = []; se2 = []; for i = 1 : N % 生成序列 if RAN(i)==1 se1 = [se1 gt1]; se2 = [se2 gt2]; else se1 = [se1 -1gt1]; se2 = [se2 -1gt2]; end end %% 繪制出結(jié)果 subplot(2, 2, 3);plot(t, se1);grid on;axis([0 8 -1.5 1.5]);title('DBNRZ'); subplot(2, 2, 4);plot(t, se2);grid on;axis([0 8 -1.5 1.5]);title('DBRZ'); %% 生成單個碼元 Ts = 1; % 碼元周期 N_sample = 128; % 單個碼元抽樣點數(shù) dt = Ts / N_sample; % 抽樣時間間隔 N = 8; % 碼元數(shù) t = 0 : dt : (N * N_sample - 1) * dt; % 序列傳輸時間 gt1 = ones(1, N_sample); % NRZ gt2 = [ones(1, N_sample / 2), zeros(1, N_sample / 2)]; % RZ %% 單極性 RAN = [1 0 1 1 0 0 1 0]; % 隨機0 1序列 se1 = []; se2 = []; for i = 1 : N % 生成序列 if RAN(i)==1 se1 = [se1 gt1]; se2 = [se2 gt2]; else se1 = [se1 zeros(1, N_sample)]; se2 = [se2 zeros(1, N_sample)]; end end %% 單極性功率譜密度計算 fft_se1 = fftshift(fft(se1)); % 求序列的頻譜 fft_se2 = fftshift(fft(se2)); PE1 = 10 * log10(abs(fft_se1) .^ 2 / (N * Ts)); % 公式法求概率譜密度 PE2 = 10 * log10(abs(fft_se2) .^ 2 / (N * Ts)); PEL1 = (-length(fft_se1) / 2 : length(fft_se1) / 2 - 1) / 10; % 求區(qū)間長度 PEL2 = (-length(fft_se2) / 2 : length(fft_se2) / 2 - 1) / 10; %% 繪制出結(jié)果 subplot(2, 2, 1);plot(PEL1, PE1); grid on; axis([-20 20 -20 50]); title('density-NRZ'); subplot(2, 2, 2);plot(PEL2, PE1); grid on; axis([-20 20 -20 50]); title('density-RZ'); %% 雙極性 RAN = [1 0 1 1 0 0 1 0]; % 隨機0 1序列 se1 = []; se2 = []; for i = 1 : N % 生成序列 if RAN(i)==1 se1 = [se1 gt1]; se2 = [se2 gt2]; else se1 = [se1 -1gt1]; se2 = [se2 -1gt2]; end end %% 雙極性功率譜密度計算 fft_se1 = fftshift(fft(se1)); % 求序列的頻譜 fft_se2 = fftshift(fft(se2)); PE1 = 10 * log10(abs(fft_se1) .^ 2 / (N * Ts)); % 公式法求概率譜密度 PE2 = 10 * log10(abs(fft_se2) .^ 2 / (N * Ts)); PEL1 = (-length(fft_se1) / 2 : length(fft_se1) / 2 - 1) / 10; % 求區(qū)間長度 PEL2 = (-length(fft_se2) / 2 : length(fft_se2) / 2 - 1) / 10; %% 繪制出結(jié)果 subplot(2, 2, 3);plot(PEL1, PE1); grid on; axis([-20 20 -20 50]); title('density-DBNRZ'); subplot(2, 2, 4);plot(PEL2, PE1); grid on; axis([-20 20 -20 50]); title('density-DBRZ');

實驗報告（3）

實驗名稱	數(shù)字基帶系統(tǒng)眼圖分析
實驗日期		指導教師

【實驗?zāi)康摹?/font> 1.掌握眼圖繪制方法。 2.掌握數(shù)字基帶系統(tǒng)的MATLAB仿真實現(xiàn)。【實驗內(nèi)容】利用Matlab繪制二進制數(shù)字基帶系統(tǒng)無碼間串擾的基帶信號波形及眼圖。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果：源代碼： % ts=1;N=15; % eye_num=6; % a=1; % N_data=1000; % dt=ts/N; % t=-3ts:dt:3ts; % %²úÉúË«¼«ÐÔÐÅºÅ % d=sign(randn(1,N_data)); % dd=sigexpand(d,N); % %»ù´øÏµÍ³³å¼¤ÏìÓ¦ % ht=sinc(t/ts).cos(apit/ts)./(1-4a^2t.^2/ts^2+eps); % st=conv(dd,ht); % tt=-3ts:dt:(N_data+3)Ndt-dt; % subplot(211); % plot(tt,st); % axis([0 20 -1.2 1.2]); % xlabel('t/ts');ylabel('»ù´øÐÅºÅ'); % %ÑÛÍ¼ % ss=zeros(1,eye_numN); % ttt=0:dt:eye_numNtdt-dt; % for k=3:50 % ss=st(kN+1:(k+eye_num)N); % drawnow; % plot(ttt,ss); % hold on % end % xlabel('t/ts');ylabel('»ù´øÐÅºÅÑÛÍ¼'); % close all; alpha=0.2; %ÉèÖÃ¹ö½µÏµÊý£¬È¡Öµ·¶Î§ÔÚ[0,1]? Ts=1e-2; %ÉýÓàÏÒ¹ö½µÂË²¨Æ÷µÄ²Î¿¼ÂëÔªÖÜÆÚ,?Ts=10ms,ÎÞISI %?Ts=2(1e-2);?%Ts=20ms,ÒÑ¾³öÏÖISI£¨ÁÙ½çµã) %?Ts=5(1e-2);???%Ts=50ms,³öÏÖÑÏÖØISI Fs=1e3;%²ÉÑùÆµÂÊ£¬µ¥Î»Hz¡£×¢Òâ£º¸ÃÊýÖµ¹ý´ó½«ÑÏÖØÔö¼Ó³ÌÐòÔËÐÐÊ±¼ä Rs=50; %ÊäÈëÂëÔªËÙÂÊ£¬µ¥Î»Baud %?M=2;? M=2; %ÊäÈëÂëÔª½øÖÆ? Num=100; %ÊäÈëÂëÔªÐòÁÐ³¤¶È¡£×¢Òâ£º¸ÃÊýÖµ¹ý´ó½«ÑÏÖØÔö¼Ó³ÌÐòÔËÐÐÊ±¼ä¡£ Samp_rate=Fs/Rs; %²ÉÑùÂÊ£¬Ó¦Îª´óÓÚ1µÄÕýÕûÊý£¬¼´ÒªÇóFs,RsÖ®¼ä³ÊÕûÊý±¶¹ØÏµ %?Eye_num=2; %ÔÚÒ»¸ö´°¿ÚÄÚ¿É¹Û²âµ½µÄÑÛÍ¼¸öÊý¡£?? Eye_num=4; %ÔÚÒ»¸ö´°¿ÚÄÚ¿É¹Û²âµ½µÄÑÛÍ¼¸öÊý¡£ %²úÉúË«¼«ÐÔNRZÂëÔªÐòÁÐ NRZ=2randint(1,Num,M)-M+1; figure(1); stem(NRZ); xlabel('Ê±¼ä');ylabel('·ù¶È'); hold on; grid on; title('Ë«¼«ÐÔNRZÂëÔªÐòÁÐ'); %¶ÔË«¼«ÐÔNRZÂëÔªÐòÁÐ½øÐÐ³éÑù k=1; for ii=1:Num for jj=1:Samp_rate Samp_data(k)=NRZ(ii); k=k+1; end; end; %»ù´øÉýÓàÏÒ¹ö½µÏµÍ³³å¼¤ÏìÓ¦ [ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha); figure(2); subplot(2,1,1); plot(ht); xlabel('Ê±¼ä');ylabel('³å¼¤ÏìÓ¦'); hold on; grid on; title('ÉýÓàÏÒ¹ö½µÏµÍ³³å¼¤ÏìÓ¦,¹ö½µÒò×Ó\alpha=0.2'); %½«ÐÅºÅËÍÈë»ù´øÉýÓàÏÒ¹ö½µÏµÍ³£¬¼´×ö¾í»ý²Ù×÷ st=conv(Samp_data,ht)/(FsTs); subplot(2,1,2); plot(st); xlabel('Ê±¼ä');ylabel('·ù¶È'); hold on; grid on; title('¾¹ýÉýÏÒ¹ö½µÏµÍ³ºóµÄÂëÔª'); %»ÑÛÍ¼£¬ÔÚÍ¬Ò»¸öÍ¼ÐÎ´°¿ÚÖØ¸´»³öÒ»¸ö»òÈô¸É¸öÂëÔª figure(3); for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10 ss=st(kSamp_rate+1:(k+Eye_num)Samp_rate); plot(ss); hold on; grid on; end title('»ù´øÐÅºÅÑÛÍ¼£¬ÎÞÂë¼ä´®ÈÅ'); axis([0 40 -2 2.5]); 實驗結(jié)果圖：

實驗報告（4）

實驗名稱	模擬信號的數(shù)字傳輸
實驗日期		指導教師

【實驗?zāi)康摹?/font> 1.掌握模擬信號數(shù)字傳輸?shù)脑怼?/font> 2.掌握模擬信號的采樣、量化、編碼的基本原理。【實驗內(nèi)容】 1.設(shè)信號為s(t)=sin2t，利用MATLAB繪制其均勻量化與采用A律量化結(jié)果圖。 2.設(shè)信號為s(t)=sin2t，利用MATLAB對其實現(xiàn)PCM編碼與解碼，繪制解碼結(jié)果圖。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果：均勻量化： close all clear clc fs=1000;ts=1/fs;t=0:ts:1; s=sin(2pit); plot(t,s,'-b');%產(chǎn)生信號 delt=2/8;%8級量化，delt為最小值 sign_s=(s>=0)2-1; qs=((ceil(abs(s)/delt)delt-delt/2).sign_s); hold on; plot(t,qs,'-r'); title('輸入信號和量化信號') grid on; A律量化： close all clear all clc fs=1000;ts=1/fs;t=0:ts:1; y=sin(2pit); y2 = y; V= max(y2); partitionV=(-15:15)/16V; codebookV=(-16:15)/16*V; A=87.6; compressedy2 = compand(y2,87.6,V,'a/compressor'); [index,quants] = quantiz(compressedy2,partitionV,codebookV); reconstructedy = compand(quants,A,max(quants),'a/expander'); plot(t,y); hold on plot(t,reconstructedy,'r');

實驗報告（5）

實驗名稱	數(shù)字頻帶傳輸仿真（選做）
實驗日期		指導教師

【實驗?zāi)康摹?/font> 1.掌握2ASK、2FSK、2PSK原理。 2.掌握2ASK、2FSK、2PSK的SIMULINK建模仿真實現(xiàn)方法。【實驗內(nèi)容】 1.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2ASK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。 2.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2FSK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。 3.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2PSK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。【實驗報告】 1.給出SIMULINK仿真模型圖及各模塊參數(shù)設(shè)置情況。 2.記錄實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果： 1.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2ASK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。調(diào)制仿真（1）建立模型方框圖 2ASK信號調(diào)制的模型方框圖由DSP模塊中的sinwave信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成，Simulink 模型圖如下所示：其中正弦信號是載波信號，方波代表S(t)序列的信號塬，正弦信號和方波相乘后就得到鍵控2ASK信號。（2）參數(shù)設(shè)置建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達到系統(tǒng)的最佳仿真。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下：其中sin函數(shù)是幅度為2頻率為1Hz采樣周期為0.002的雙精度DSP信號。方波信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為2，周期為3，占1比為2/3。（3）系統(tǒng)仿真及各點波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點的波形圖：由上圖可以看出信息源和載波信號相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的2ASK信號。解調(diào)仿真 2ASK的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，采用相干解調(diào)法對2ASK信號進行解調(diào)。 (1) 建立simulink模型方框圖相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復出載波——既同步載波。再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復出S(t)信號，simulink模型圖如下：（2）參數(shù)設(shè)置由于低通濾波器是濾去高頻的載波，所以為了使已調(diào)信號的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置：（3）系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖由圖3-1-11可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示范圍即可。 2.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2FSK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。調(diào)制仿真 2FSK信號是由頻率分別為f1和f2的兩個載波對信號源進行頻率上的控制而形成的，其中f1和f2是兩個頻率有明顯差別的且都遠大于信號源頻率的載波信號，2FSK信號產(chǎn)生的simulink仿真模型圖如下所示：其中sin wave和sin wave1是兩個頻率分別為f1和f2的載波，Pulse Generator模塊是信號源，NOT實現(xiàn)方波的反相，最后經(jīng)過相乘器和相加器生成2FSK信號，各參數(shù)設(shè)置如下：載波f1的參設(shè)：其中幅度為2，f1=1Hz，采樣時間為0.002s，在此選擇載波為單精度信號。 f2的參數(shù)設(shè)置如圖3-2-7所示。其中載波是幅度為2，f2=2,采樣時間為0.002s的單精度信號。本來信號源s(t)序列是用隨機的0 和1信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的Pulse Generator信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下：其中方波是幅度為1，周期為3，占1比為1/3的基于采樣的信號。經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如圖所示。可以看出經(jīng)過f1和f2兩個載波的調(diào)制，2FSK信號有明顯的頻率上的差別。解調(diào)仿真解調(diào)方框圖如下所示：經(jīng)過系統(tǒng)仿真后的各點時間波形如圖所示： 3.構(gòu)建SIMULINK仿真模型，對2PSK調(diào)制與解調(diào)進行仿真。調(diào)制仿真在二進制數(shù)字調(diào)制中,當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號. 在此用已調(diào)信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0用兩個反相的載波信號進行調(diào)制，其方框圖如下：兩個載波是幅度為3頻率為4Hz采樣時間為0.002s的反相信號。脈沖信號是幅度為2周期為1占空比為50%的基于時間的信號。解調(diào)仿真（1）建立simulink模型方框圖如下：（2）各點的時間波形如下所