模擬調制系統,數字基帶信號功率譜眼圖分析-通信原理實驗報告

ID:374310 · 發表于 2018-7-18 18:37

實驗報告（1）

實驗名稱	模擬調制系統
實驗日期		指導教師

【實驗目的】 1、掌握模擬調制信號的波形及產生方法； 2、掌握模擬調制信號的頻譜特點； 3、掌握模擬調制信號的解調方法； 4、掌握模擬調制系統的MATLAB仿真實現。【實驗內容】 1. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調制信號的時域波形及其頻譜。 2. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調制信號的相干解調后的信號波形。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結果，并對結果進行分析。實驗結果： 1. 信源為，載波為，繪制AM、DSB調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'); 實驗結果圖：* 2.信源為，載波為，繪制AM、DSB調制信號的相干解調后的波形。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'); 實驗結果圖：

實驗報告（2）

實驗名稱	數字基帶信號功率譜分析
實驗日期		指導教師

【實驗目的】 1.掌握數字基帶信號的波形及產生方法。 2.掌握數字基帶信號的功率譜分析方法。【實驗內容】 1.二進制序列為10110010，以矩形波為例，利用Matlab畫出相應的單極性不歸零、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.記錄實驗結果，并對結果進行分析。實驗結果： Ts = 1; % 碼元周期 N_sample = 128; % 單個碼元抽樣點數 dt = Ts / N_sample; % 抽樣時間間隔 N = 8; % 碼元數 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 dt = Ts / N_sample; % 抽樣時間間隔 N = 8; % 碼元數 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; % 求區間長度 PEL2 = (-length(fft_se2) / 2 : length(fft_se2) / 2 - 1) / 10; %% 繪制出結果 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; % 求區間長度 PEL2 = (-length(fft_se2) / 2 : length(fft_se2) / 2 - 1) / 10; %% 繪制出結果 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	數字基帶系統眼圖分析
實驗日期		指導教師

【實驗目的】 1.掌握眼圖繪制方法。 2.掌握數字基帶系統的MATLAB仿真實現。【實驗內容】利用Matlab繪制二進制數字基帶系統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.記錄實驗結果，并對結果進行分析。實驗結果：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]); 實驗結果圖：

實驗報告（4）

實驗名稱	模擬信號的數字傳輸
實驗日期		指導教師

【實驗目的】 1.掌握模擬信號數字傳輸的原理。 2.掌握模擬信號的采樣、量化、編碼的基本原理。【實驗內容】 1.設信號為s(t)=sin2t，利用MATLAB繪制其均勻量化與采用A律量化結果圖。 2.設信號為s(t)=sin2t，利用MATLAB對其實現PCM編碼與解碼，繪制解碼結果圖。【實驗報告】 1.列出實驗程序清單，并附上必要的程序說明。 2.記錄實驗結果，并對結果進行分析。實驗結果：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	數字頻帶傳輸仿真（選做）
實驗日期		指導教師

【實驗目的】 1.掌握2ASK、2FSK、2PSK原理。 2.掌握2ASK、2FSK、2PSK的SIMULINK建模仿真實現方法。【實驗內容】 1.構建SIMULINK仿真模型，對2ASK調制與解調進行仿真。 2.構建SIMULINK仿真模型，對2FSK調制與解調進行仿真。 3.構建SIMULINK仿真模型，對2PSK調制與解調進行仿真。【實驗報告】 1.給出SIMULINK仿真模型圖及各模塊參數設置情況。 2.記錄實驗結果，并對結果進行分析。實驗結果： 1.構建SIMULINK仿真模型，對2ASK調制與解調進行仿真。調制仿真（1）建立模型方框圖 2ASK信號調制的模型方框圖由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）參數設置建立好模型之后就要設置系統參數，以達到系統的最佳仿真。從正弦信號源開始依次的仿真參數設置如下：其中sin函數是幅度為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，其幅度設置為2，周期為3，占1比為2/3。（3）系統仿真及各點波形圖經過上面參數的設置后，就可以進行系統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生了受幅度控制的2ASK信號。解調仿真 2ASK的解調分為相干解調和非相干解調法，采用相干解調法對2ASK信號進行解調。 (1) 建立simulink模型方框圖相干解調也叫同步解調，就是用已調信號恢復出載波——既同步載波。再用載波和已調信號相乘，經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）參數設置由于低通濾波器是濾去高頻的載波，所以為了使已調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設置：（3）系統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了一定的困難，不過要想顯示調制部分的理想波形只要調整示波器的顯示范圍即可。 2.構建SIMULINK仿真模型，對2FSK調制與解調進行仿真。調制仿真 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實現方波的反相，最后經過相乘器和相加器生成2FSK信號，各參數設置如下：載波f1的參設：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的參數設置如圖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信號模塊其參數設置如下：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。經過以上參數的設置后就可以進行系統的仿真，其各點的時間波形如圖所示。可以看出經過f1和f2兩個載波的調制，2FSK信號有明顯的頻率上的差別。解調仿真解調方框圖如下所示：經過系統仿真后的各點時間波形如圖所示： 3.構建SIMULINK仿真模型，對2PSK調制與解調進行仿真。調制仿真在二進制數字調制中,當正弦載波的相位隨二進制數字基帶信號離散變化時,則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號. 在此用已調信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數字基帶信號的 1 和 0用兩個反相的載波信號進行調制，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。解調仿真（1）建立simulink模型方框圖如下：（2）各點的時間波形如下所