北邮通原软件实验

实验一

实验目的：假设基带信号为m(t)=sin(2000πt)+2cos(1000πt)，载波频率为20kHz,请仿真出AM，DSB-SC，SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。

1．AM信号：

（1）信号的表达式

（3）流程图

AM信号

s= (1+0.3*m).*cos(2*pi*fc*t);

绘制时域波形及频谱

傅氏变换S= t2f(s,fs)

（2）源代码

%AM信号的产生

fs= 800; %采样频率KHz

T= 200; %截短时间ms

N= 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; % kHz

fc= 20; % kHz

m= sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t);

s= (1+0.3*m).*cos(2*pi*fc*t); %AM 信号

S= t2f(s,fs);

figure(1)

plot(f,abs(S1))

title('AM信号频谱')

xlabel('f')

ylabel('S(f)')

axis([-25,25,0,max(abs(S1))]);

%xset('window',2)figure(2)

plot(t,s1)

title('AM信号波形')

xlabel('t')

ylabel('s(t)')

axis([-3,3,-3,3]);

（4）实验结果

精选文库

-3

-2-1

0123

-3-2

-1

1

2

3

AM 信号波形

t(ms)

s (t )

-25

-20

-15

-10

-5

05

10

15

20

25

0102030405060708090

100AM 信号频谱

f(kHz)

S (f )

精选文库

2．DSB-SC信号

（1）信号的产生和表达式

（2）流程图

DSC-SB信号

s= m.*cos(2*pi*fc*t);

傅氏变换S= t2f(s,fs)

绘制时域波形及频谱

（3）源代码

fs= 800; %KHz

T= 200; %ms

N= T*fs;

dt= 1/fs;

t= [-T/2:dt:T/2-dt];

df= 1/T;

f=[-fs/2:df:fs/2-df];

fm= 1; % kHz

fc= 20; % kHz

m= sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t);

s= m.*cos(2*pi*fc*t); %DSB-SC 信号S= t2f(s,fs);

figure(1)

plot(f,abs(S2))

title('DSB-SC信号频谱')

xlabel('f')

ylabel('S(f)')

axis([-25,25,0,max(abs(S2))]);

figure(2)

plot(t,s2)

title('DSB-SC信号波形')

xlabel('t')

ylabel('s(t)')

axis([-1,4,-3,3]);

（4）实验结果

()()()()()

cos

c c c

s t m t c t m t A t

ω?

==+

精选文库

-1

-0.500.51

1.52

2.53

3.54

-3-2

-1

1

2

3

DSB-SC 信号波形

t(ms)

s (t )

-25

-20

-15

-10

-5

05

10

15

20

25

DSB-SC 信号频谱

f(kHz)

S (f )

2 DSC-SB 频谱

精选文库

3．SSB 信号

（1）信号的产生和表达式

（2）流程图

（3）源代码：

%SSB 信号的产生 fs= 800; %KHz T= 200; %ms N= T*fs; dt= 1/fs;

t= [-T/2:dt:T/2-dt]; df= 1/T;

f=[-fs/2:df:fs/2-df];

fm= 1; % kHz fc= 20; % kHz m= sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*fm*pi*t); M= t2f(m,fs);

MH=-j*sign(f).*M; %在频域进行希尔伯特变换 mh= real(f2t(MH,fs)); %希尔伯特变换后的信号 s= m.*cos(2*pi*fc*t)-mh.*sin(2*pi*fc*t); %SSB signal S= t2f(s,fs); figure(1)

plot(f,abs(S3))

title('SSB 信号频谱') xlabel('f') ylabel('S(f)')

axis([-25,25,0,max(abs(S3))]) figure(2) plot(t,s3)

title('SSB 信号波形') xlabel('t') ylabel('s(t)') axis([0,6,-3,3])

()()

()()μ()

()

()μ()

cos 2sin 2cos 2sin 2DSB SC AM c c c c SSB c c c c

s t s t s t A m t f t A m t f t s t A m t f t A m t f t ππππ--=-=-=m 下上

（4）实验结果

012

3456

-3

-2

-1

1

2

3

SSB 信号波形

t(ms)s (t )

-25

-20

-15

-10

-5

05

10

15

20

25

020406080100120140160180

200SSB 信号频谱

f(kHz)

S (f )

实验二

实验目的：假设基带信号为m(t)=sin(2000πt)+2cos(1000πt)+4sin(500πt+π/3),载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式作对照。FM的频率偏移常数是5kHz/V。

（1）信号表达式

（2）流程图

FM信号

phi= 2*pi*Kf*cumsum(m)*dt;

s= cos(2*pi*fc*t+phi);

傅氏变换S= t2f(s,fs)

绘制时域波形及频谱

设定采样频率、采样点数、

时间截短等

（3）源代码

fs= 800; %kHz

T= 16; %ms

N= T*fs;

dt= 1/fs;

t= [-T/2:dt:T/2-dt];

df= 1/T;

f= [-fs/2:df:fs/2-df];

fm= 1; %kHz

Kf= 5; %kHz/V

fc= 40; %kHz

m= sin(2*pi*fm*t)+2*cos(1*pi*fm*t)+4*sin(0.5*pi*fm*t+pi/3);

phi= 2*pi*Kf*cumsum(m)*dt; %求相位

s= cos(2*pi*fc*t+phi); % s(t)

S= t2f(s,fs);

figure(1)

plot(f,abs(S).^2)

title('FM信号功率谱')

xlabel('f')

ylabel('S(f)')

axis([-80,80,0,max(abs(S).^2)]); %功率谱密度为|S|^2 figure(2) plot(f,abs(S))

title('调制信号频谱') xlabel('f') ylabel('S(f)')

axis([-80,80,0,max(abs(S))]); figure(3) plot(t,s)

title('FM 信号波形') xlabel('t') ylabel('s(t)') axis([0,3,-2,2]);

（4）实验结果

00.51

1.52

2.53

-2

-1.5-1-0.500.511.5

2FM 信号波形

t(ms)

s (t )

-80

-60-40-20

020406080

调制信号频谱

f(kHz)

S (f )

试验结论：

fm 取1kHz,用卡松公式计算得到FM 信号带宽: Bfm=2*(Kf*max(abs(m))+1) = 66.8325

与FM 频谱图比较，基本相等，说明实验FM 信号带宽与理论值基本相符。 时域图也可看到疏密不同的波形，符合FM 信号的特点。

实验三

实验目的：通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形及其功率谱。

clear all ; close all ;

L=32; %每个码元间隔内的采样点数 N=2^13; %总采样点数 M=N/L; %总码元数 Rb=2; %码元速率 Ts=1/Rb; %比特间隔 fs=L/Ts; %采样速率 T=N/fs; %截断时间 Bs=fs/2; %系统带宽

t=-T/2+[0:N-1]/fs; %时域采样点

精选文库f=-Bs+[0:N-1]/T; %频域采样点

L0=input('请输入占空比（0~1）：')

EP=zeros(1,N);

ch=input('请选择要观察的码型：1-单极性；2-双极性：')

for loop=1:1000 %1000次样本函数取平均

if ch==1

a=(rand(1,M)>0.5); %生成单极性序列

else

a=sign((rand(1,M)>0.5)-0.5); %生成双极性序列

end

tmp=zeros(L,M); %一个码元的归零部分取零

L1=L*L0; %占空比，求出一个码元不归零部分的采样点数

tmp([1:L1],:)=ones(L1,1)*a; %将一个码元不归零部分的取样点置为1

s=tmp(:)';

S=t2f(s,fs);

P=abs(S).^2/T; %样本功率谱密度

EP=EP*(1-1/loop)+P/loop; %随机部分的功率谱是各个样本功率谱的期望

end

figure(1)

plot(t,s)

grid on

title('时域图')

xlabel('t')

ylabel('S(t)')

axis([-3,3,-1.5,1.5]);

figure(2)

plot(f,abs(EP+eps))

grid on

title('功率谱图形')

xlabel('f')

ylabel('功率')

axis([-35,35,-5,max(EP+eps)]);

figure(3)

plot(f,10*log10(EP+eps))

grid on

title('功率谱图形(dB)')

xlabel('f')

ylabel('功率')

实验结果：

（1）.单极性

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)

S (t ) (V )

-30

-20

-10

010

20

30

功率谱图形

f(kHz)

功率 (V 2/k H z )

-40

-30-20-10

010203040

-160-140-120-100-80-60-40-200

20功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

修改占空比可得到以下图形

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)

S (t ) (V )

-30-20-10

0102030

-5

5

10

15

功率谱图形

f(kHz)

功率 (v 2/k H z )

-40

-30-20-10

010203040

-160-140-120-100-80-60-40-200

20功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)

S (t ) (V )

-30-20-10

0102030

-5

0510152025

30功率谱图形

f(kHz)

功率 (v 2/k H z )

-40

-30-20-10

010203040

-160-140-120-100-80-60-40-200

20功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

从上至下依次是占空比为50%、75%、100%的波形图及功率谱密度图。从仿真结果可以看出，单极性归零码的频谱主瓣宽度随占空比增加而减小，且含有冲激。

②双极性归零码 实验结果：

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)S (t ) (V )

-30

-20

-10

010

20

30

功率谱图形

f(kHz)

功率 (v 2/k H z )

-40

-30-20-10

010203040

-160-140-120-100-80-60-40-20

0功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

修改占空比后得到以下图形：

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)

S (t ) (V )

-30

-20

-10

010

20

30

功率谱图形

f(kHz)

功率 (v 2/k H z )

-40

-30-20-10

0102030

40

-160-140-120-100-80-60-40-200功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

-3

-2-1

0123

-1.5-1

-0.5

0.51

1.5

时域图

t(ms)

S (t ) (V )

-30-20-10

0102030

功率谱图形

f(kHz)

功率 (v 2/k H z )

-40

-30-20-10

010203040

-160-140-120-100-80-60-40-20

0功率谱图形(dB)

f(kHz)

功率 (d B /k H z )

从上至下依次是占空比50%、75%、100%。从仿真结果可以看出，随占空比增加，频谱主瓣宽度减小，且不含冲激。

试验结论：

单极性归零码和双极性归零码的图形由仿真得到，其功率谱有一定特点，单极性归零码的功率谱有支流分量，因为其均值不为零，双极性码均值为零，故没有直流分量。占空比为100%时，相当于不归零码，功率谱符合部归零码的特点。

实验四

实验目的：仿真测量滚降系数为α=0.25的根升余弦滚降系统的发送功率谱及眼图。 （1）仿真模型：