模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章复习题

1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么?

2、设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。

3、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。

4、假设频带宽度为1024kHz ，可传输2048s kbit /的比特率，试问其频带利用率为多少?

第一章复习题答案

1、答：模拟信号的特点是幅度取值是连续的。

数字信号的特点是幅度取值是离散的。

2、答：符号速率为 Bd t N B B 661010

11===- 信息传输速率为

s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?==

3、答：误码率＝发生误码个数／传输总码元数 76105.210

221-?=??= 4、答：Hz s bit //210

102410204833

=??==频带宽度信息传输速率η 第二章复习题

1、某模拟信号频谱如题图2.1所示，求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=，试画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现象?

2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。

3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。

4、为什么A 律压缩特性一般A 取87．6。

5、A 律13折线编码器，8=l ，一个样值为?=93S i ，试将其编成相应的码字，并求其编码误差与解码误差。

6、A 律13折线编码器，8=l ，过载电压mV U 4096=，一个样值为mV u S 796-=，试将其编

成相应的码字，并求其编码电平与解码电平。

第二章复习题答案

1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,100=-=-===

B f <0

∴此信号为低通型信号

满足抽样定理时，应有

kHz f f M s 10522=?=≥

若kHz f s 10=，抽样信号的频谱为：

此频谱的一次下边带与原始频带重叠，即没有防卫带。

2、 e

e e x x x N N S N l lg 2059lg 205123lg 20lg 203lg 20)/(512

,9q +=+?=+?===均匀

3、 x x x

N N S A N l q lg 2047lg 201283lg 20lg 203lg 20)/(6

.87,128,7+=+?=+?====均匀

246

.87ln 16.87lg 20ln 1lg 20=+=+=A A Q )39lg 20(dB x -≤

x x x A Q lg 2015lg 206.87ln 1120lg 20ln 11lg 20--=-+=-+=

)0lg 2039(≤<-x dB

4、因为A 律13折线：1、2段斜率为16，

而A 律压缩特性：oa 段A

A dx dy ln 1+=，为了使A 律13折线逼近A 律压缩特性，应有： 16ln 1=+A

A ，则6.87=A 5、093>?=S i 11=∴a

?==93S S i I

?=<1282R S I I 02=∴a

?=>323R S I I 13=∴a

?=>644R S I I 14=∴a

段落码为011，样值在第4量化段，?=??=4,6444B I

?=??+?=?+=9648648445B R I I

5R S I I < 05=∴a

?=??+?=?+=8044644446B R I I

6R S I I > 16=∴a

?=??+??+?=?+?+=88424464244447B R I I

7R S I I > 17=∴a

?=?+??+??+?=?+?+?+=9244244642444448B R I I

8R S I I > 18=∴a

码字为10110111

编码电平：

4807162534)2222(???+?+?+?+=a a a a I I B C

???+?+?+?+?=4)11121408(64

?=92

编码误差：

?=?-?=-=9392S C C I I e

解码电平：

?=?+?=?+

=942

49224C D I I 解码误差： ?=?-?=-=9394S D D I I e

6、mv U 40962048=?= mv mv 22048

4096==? ?-=-=3982796mv

mv u S 0398

?==398S S u U

?=>1282R S U U ∴12=a

?=<5123R S U U 03=∴a

?=>2564R S U U 14=∴a

段落码为101，样值在第6量化段，?=2566B U ，?=?166

?=??+?=?+=3841682568665B R U U

5R S U U > 15=∴a

?=??+??+?=?+?+=448164168256486666B R U U

6R S U U < 06=∴a

?=??+??+?=?+?+=416162168256286667B R U U

7R S U U < 07=∴a

?=?+??+?=?+?+=4001616825686668B R U U

8R S U U < 08=∴a

码字为01011000

编码电平：

6807162536)2222(???+?+?+?+=a a a a U U B C

???+?+?+?+?=16)01020418(256

?=384

解码电平：

?=?+?=?+

=3922

1638426C D U U 第三章复习题

1、PCM30/32路系统（8=l ）1帧有多少bit ？1帧的时间（帧周期）是多少？1秒传多少个帧？

假设l =7时，数码率f B 为多少？

2、PCM30/32路系统中，第23话路在哪一时隙中传输？第23路信令码的传输位置在什么地方？

3、帧同步系统中前、后方保护的作用分别是什么？

4、PCM30/32路系统中，假设m =3，n =2，求前、后方保护时间分别为多少？

5、前、后方保护的前提状态分别是什么？

第三章复习题答案

1、PCM30/32路系统（8=l ）1帧有256bit

1帧的时间（帧周期）是s μ125

1秒8000个帧

s kbit l n f f s B /17927328000=??=??=

2、第23话路在帧结构中的传输位置为TS 24

第23路信令码在帧结构中的传输位置为F 8帧TS 16后4位码

3、前方保护的作用是为了防止假失步的不利影响。

具体为当连续m 次检测不出同步码后，才判为系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开

始捕捉同步码。

后方保护的作用是为了防止伪同步的不利影响。

具体为在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到n 次帧同步码后，才能认为系统已

真正恢复到了同步状态。

4、s T m T s μ500250)13()1(=?-=?-=前

s T n T s μ250250)12()1(=?-=?-=后

5、前方保护的前提状态是同步状态。

后方保护的前提状态是捕捉状态。

第五章复习题

1、插入标志码的作用是什么？为什么每个基群支路采用三位插入标志码？

2、PCM 一至四次群的接口码型分别是什么？

3、SDH 的概念是什么？

4、SDH 的特点有哪些？

5、分插复用器的任务是什么？

6、SDH 帧结构分哪几个区域？各自的作用是什么？

7、由STM-1帧结构计算出①STM-1的速率。②SOH 的速率。③AU-PTR 的速率。

第五章复习题答案

1、插入标志码的作用是用来通知收端第161位有无i V 插入，以便收端“消插”。

每个基群支路采用三位插入标志码是为了防止由于信道误码而导致的收端错误判决。“三中取二”，即当收到两个以上的“1”码时，认为有i V 插入，当收到两个以上的“0”码时，认为无i V 插入。

2、PCM 一至三次群的接口码型是HDB3码，四次群的接口码型是CMI 码。

3、SDH 网是由一些SDH 的网络单元（NE ）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交

叉连接的网络。

4、SDH 的特点有：

（1）有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。

（2）采用同步复用方式，具有灵活的复用结构。

（3）SDH 帧结构中安排了丰富的开销比特，因而使得0AM 能力大大加强。

（4）具有标准的光接口。

（5）SDH 与现有的PDH 网络完全兼容。

（6）以字节为单位复用。

5、分插复用器的任务是将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活地分插任意支路信

号的能力，在网络设计上有很大灵活性。（另外，ADM 也具有光/电、电/光转换功能。）

6、SDH 帧结构分为三个主要区域：

段开销（SOH ）区域——用于存放为了保证信息净负荷正常、灵活传送所必需的附加字节，即

供网络运行、管理和维护（OAM ）使用的字节。

净负荷（pay1oad ）区域——是帧结构中存放各种信息负载的地方。

管理单元指针（AU-PTR ）区域——管理单元指针用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N

帧中的准确位置，以便在接收端能正确的分解。

7、①STM-1的帧周期为125μs

帧长度为9×270×8比特

s Mbit /520.155125

82709=?? ②SOH 的速率为

s Mbit /608.4125

898=??

③AU-PTR的速率为

复习题

1、数字信号序列为101101001，画出双极性半占空码的波形。

2、二进码序列如下，将其转换为AMI码。

二进码序列： 1101010011101

AMI码：

3、AMI码的缺点是什么？

4、二进码序列如下，将其转换为HDB3码。

二进码序列 10100001110000000001

HDB3码：V+

5、设接收到的HDB3码如下（不包括参考点），将其还原为二进码序列。HDB3码： +1000+10-1+100-1000-1+100+10-1

二进码序列：

6、二进码序列如下，将其转换为CMI码。

二进码序列： 1101010011101

CMI码：

7、某CMI码为11000101110100，试将其还原为二进码序列。

复习题答案

1、

2、二进码序列： 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1

AMI码： +1-10+1 0-1 0 0+1-1+1 0-1

3、AMI码的缺点是如果长连“0”过多，对定时钟提取不利。

4、二进码序列 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

HDB3码：V+ -1 0 +1B-0 0V- +1-1+1 0 0 0V+ B-00V- 0 +1

5、HDB3码： +1000+10-1+100-1000-1+100+10-1

二进码序列： 1000 00 1 1 001 0000 0000 0 1

6、二进码序列： 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1

CMI码： 11000111010001011100110100

7、CMI码: 11000101110100

二进码序列: 1 1 0 0 1 0 1

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87．6。 5、A 律13折线编码器，8=l ，一个样值为? =93S i ，试将其编成相应的码字，并求其编码误差与解码误差。 6、A 律13折线编码器，8=l ，过载电压mV U 4096=，一个样值为mV u S 796-=，试将其编成相应的码字，并求其编码电平与解码电平。第二章复习题答案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,10 =-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号满足抽样定理时，应有 kHz f f M s 10522=?=≥

模拟信号数字化传输系统的设计和仿真分析

唐山学院通信原理课程设计题目模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析系 (部) 班级姓名学号指导教师 2017 年 6 月 26 日至2017 年7月 8 日共 2 周

通信原理课程设计任务书一、设计题目、内容及要求设计题目：模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析内容及要求： 1.了解Matlab/Simulink的运行环境及应用领域； 2.逐步熟悉模拟信号数字化传输系统的仿真过程，由简到难； 3.系统仿真及波形分析 (1) 模拟信号抽样过程原理与仿真分析； (2) 模拟信号量化过程原理与仿真分析； (3) PCM编译码系统设计与仿真分析； (4) DPCM编译码系统设计与仿真分析。 (5) 在高斯信道下对PCM系统的性能进行仿真分析。（可选）二、设计原始资料通信原理；软件Matlab；计算机一台三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）设计说明书1份，不少于2000字，应包含模拟信号数字化传输系统原理、相关系统设计、相关软件Matlab/Simulink介绍、系统仿真及波形分析。四、进程安排第1-2天课设理论讲解及仿真软件介绍、学生练习使用软件第3-4天相关系统设计第5-6天系统仿真及波形分析第7-8天整理、撰写说明书第9-10天进行测试或答辩五、主要参考资料 [1]樊昌信、曹丽娜.通信原理.北京:国防工业出版社，2006 [2]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真.北京:电子工业出版社，2011 [3]邵玉斌.MATLAB/Simulik通信系统建模与仿真实例分析.北京:清华大学出版社，2008 [4]张水英，徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真.北京:人民邮电出版社，2012 [5]邵佳，董辰辉. MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲.北京:电子工业出版社，2009 指导教师（签名）：教研室主任（签名）：

信号处理中的采样

采样,其他名称：取样，指把时间域或空间域的连续量转化成离散量的过程。 1采样简介解释1所谓采样(sampling)就是采集模拟信号的样本。采样是将时间上、幅值上都连续的模拟信号，在采样脉冲的作用，转换成时间上离散（时间上有固定间隔）、但幅值上仍连续的离散模拟信号。所以采样又称为波形的离散化过程。解释2把模拟音频转成数字音频的过程,就称作采样，所用到的主要设备便是模拟/数字转换器（Analog to Digital Converter，即ADC，与之对应的是数/模转换器,即DAC）。采样的过程实际上是将通常的模拟音频信号的电信号转换成二进制码0和1，这些0和1便构成了数字音频文件。采样的频率越大则音质越有保证。由于采样频率一定要高于录制的最高频率的两倍才不会产生失真，而人类的听力范围是20Hz～20KHz，所以采样频率至少得是20k×2=40KHz，才能保证不产生低频失真，这也是CD音质采用44.1KHz(稍高于40kHz是为了留有余地)的原因。通过周期性地以某一规定间隔截取音频信号，从而将模拟音频信号变换为数字信号的过程。每次采样时均指定一个表示在采样瞬间的音频信号的幅度的数字。 2采样频率每秒钟的采样样本数叫做采样频率。采样频率越高，数字化后声波就越接近于原来的波形，即声音的保真

度越高，但量化后声音信息量的存储量也越大。采样频率与声音频率之间的关系：根据采样定理，只有当采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把离散模拟信号表示的声音信号唯一地还原成原来的声音。目前在多媒体系统中捕获声音的标准采样频率定为44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz三种。而人耳所能接收声音频率范围大约为20Hz--20KHz，但在不同的实际应用中，音频的频率范围是不同的。例如根据CCITT公布的声音编码标准，把声音根据使用范围分为以下三级： ·电话语音级：300Hz-3.4kHz ·调幅广播级：50Hz-7kHz ·高保真立体声级：20Hz-20kHz 因而采样频率11.025kHz、22.05kHz、44.1kHz正好与电话语音、调幅广播和高保真立体声（CD音质）三级使用相对应。 DVD标准的采样频率是96kHz 3采样位数采样位数可以理解为采集卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。我们首先要知道：电脑中的声音文件是用数字0和1来表示的。所以在电脑上录音的本质就是把模拟声音信号转换成数字信号。反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号输出。采集卡的位是指采集卡在采集和播放声音文件时所使用数字声音信号的二进制位数。采集卡的位客观地反映了数字

模拟信号和数字信号的对比

模拟信号是将源信号的一些特征未经编码直接通过载波的方式发出，是连续的数字信号则是通过数学方法对原有信号进行处理，编码成二进制信号后，再通过载波的方式发送编码后的数字流，是离散的特点：模拟信号：将26个字母对应26种不同的颜色要传递时用不同颜色的滤光片改变电筒射出的光的颜色这里就会表现出模拟信号不可靠（容错性差、易受干扰）的缺点人对颜色的识别可能会有偏差大气对不同颜色的光线吸收程度不同数字信号：将26个字母编码成二进制数字（可参考莫尔斯电码）通过电筒光线的闪烁来传递信号由于光线的闪烁很容易分辨且不容易受到干扰这个通信方案的可靠性就比模拟信号更强模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等，时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。1．模拟通信模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。（1）保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。（2）抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多2．数字通信（1）数字化传输与交换的优越性①加强了通信的保密性。②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。较小杂音电压到达时，由于它低于阈值而被过滤掉，不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同，除非干扰信号大于原信号才会产生误码。为了防止误码，在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法，即在出现误码时，可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输，也能适用于性能较差的线路。③可构建综合数字通信网。采用时分交换后，传输和交换统一起来，可以形成一个综合数字通信网。（2）数字化通信的缺点①占用频带较宽。因为线路传输的是脉冲信号，传送一路数字化语音信息需占20?64kHz的带宽，而一个模拟话路只占用4kHz带宽，即一路PCM信号占了几个模拟话路。对某一话路而言，它的利用率降低了，或者详它对线路的要求提高了。②技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很高。接收方要能正确地理解发送方的意思，就必须正确地把每个码元区分开来，并且找到每个信息组的开始，这就需要收发双方严格实现同步，如果组成一个数字网的话，同步问题的解决将更加困难。③进行模/数转换时会带来量化误差。随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及，对信息的存储和传输，越来越多使用的是数字信号的方式，因此必须对模拟信号进行模/数转换，在转换中不可避免地会产生量化误差数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段（C、KU）进行转发，而在于信号采用何种标准进行传输。如：亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目，它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段（C、KU）进行转发，而在于信号采用何种标准进行传输。如：亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目，它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。模拟信号与数字信号(1)模拟信号与数字信号不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(AnalogSignal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(DigitalSignal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断

信号分析与处理模拟试卷

1．具有跳变的信号在其跳变处的导数是一个 a 。 a ）强度等于跳变幅度的冲激函数 b) 幅度为无限大的冲激函数 c) 强度为无限大的冲号 d) 理想阶跃信号 2．设 x (n ) 是一个绝对可求和的信号，其有理 z 变换为 X ( z ) 。若已知 X ( z ) 在 z =0.5有一个极点，则 x (n ) 是 c 。 a ）有限长信号 b ）左边信号 c ）右边信号 d ）区间信号 3. z (t ) = 4t 2δ (2t ? 4) = b 。 a ）8δ (t ? 2) b ）16δ (t ? 2) c ）8 d ）16 4. 设两个有限长序列 x (n ) 和 h (n ) 的卷积为 y (n ) = x (n ) ? h (n ) ， y (n ) 的长度 L y 与 x (n ) 的长度L x 和 h (n ) 的长度 L h 的关系是 b 。 a ） L y = L x + L h + 1 b ） L y = L x + L h ? 1 c ） L y = L x ? L h + 1 d ） L y = L x ? L h ? 1 5. 已知 x (n ) 的 Z 变换 X ( z ) =?2.5z /(z 2 ? 1.5z ? 1), 则 X ( z ) 可能存在的收敛域是 a a )|Z|<0.5, 0.5<|Z|< 2, |Z|> 2 b) |Z|<0.5, 0.5<|Z|< 2 c) 0.5<|Z|< 2, |Z|> 2 d) |Z|> 2 二．填空题（20分，每空1分）（1）按照信号幅度和时间取值方式的不同，信号可以分为以下几种类型：连续时间信号、离散时间信号、数字信号。（2）若一个离散时间系统满足__线性__和__时不变性则称为线性时不变系统，线性移不变系统具有因果性的充分必要条件是系统的单位抽样响应满足下式：__h(n)=0 (当n<0时)___。（3）快速傅里叶变换（FFT ）并不是一种新的变换形式，但它应用了系数kn N W 的_对称性__周期性__可约性__，不断地将长序列的DFT 分解成几个短序列的DFT,并减少DFT 的运算次数。其运算量是DFT 的__N 2 /[(N/2)log 2N]__倍。（4）求积分 dt )t ()t (212-+? ∞ ∞ -δ的值为 5 。 (5)线性系统是同时具有齐次性和叠加性的系统。 (6)系统的完全响应也可以分为暂态响应和稳态响应。随着时间t 的增大而衰减为零的部分称为系统的暂态响应，其余部分为系统的稳态响应。（7）周期信号频谱3个典型特点：离散性、谐波性、收敛性. (8)模拟滤波器设计IIR 数字滤波器的方法有冲激响应不变法和双线性变换法。一、判断下列说法的正误，正确请在括号里打“√”，错误请打“×”。（10分，每小题2分） 1.单位冲激函数总是满足)()(t t -=δδ （ √ ） 2.满足绝对可积条件 ∞

模拟信号和数字信号的优缺点

模拟信号和数字信号的优缺点模拟信号好还是数字信号好，很多人都会说数字信号，但为什么数字信号好呢？那就有相当一部分人答不出来了，究竟模拟信号和数字信号的优缺点在哪呢？模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。 1）保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。 2）抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多 3）不适宜远距离传输数字化传输优点 1）加强了通信的保密性。 2）提高了抗干扰能力。 3）可构建综合数字通信网。采用时分交换后，传输和交换统一起来，可以形成一个综合数字通信网 4）适宜远距离传输

由于数字信号在传输过程中可以不断地通过整形和判决再生，因此它可以实现无噪声积累和无非线性失真的高质量长途传输。光纤所具有的极宽传输带宽和极小传输损耗，使数字通信的广泛应用成为可能。数字视频光传输与传统的模拟光传输相比，具有如下显著特性： 1）可级联，随距离的增加，SNR信噪比不会下降。 2）由于是数字传输方式，采用数字编码纠错方式，具有高稳定性和高可靠性。 3）多路信号同传时，采用数字时分复用技术（TMD），不会产生模拟传输时的交调失真。 4）稳定性好，环境适应性高，比模拟传输系统易于维护与调节。 5）易于实现大容量传输，且性价比高。 6）采用无压缩编码，图像信号质量高，达广播级。在传输中，如视频监控，数据传输等，基本上都是由光端机来进行的，而视频监控中采用最多的则是视频光端机这类传输设备。

基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析

课程设计任务书学生姓名：杨刚专业班级：电信1302 指导教师：工作单位：武汉理工大学题目：信号分析处理课程设计－基于MATLAB的模拟信号频率调制（FM）与解调分析初始条件： 1.Matlab6.5以上版本软件； 2.先修课程：通信原理等；要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行模拟频率（FM）调制与解调，观察波形变化 2、画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果（含计算结果和图表等），并对实验结果进行分析和总结； 3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写，具体包括： ⑴目录；⑵理论分析； ⑶程序设计；⑷程序运行结果及图表分析和总结； ⑸课程设计的心得体会（至少800字，必须手写。）； ⑹参考文献（不少于5篇）。时间安排：周一、周二查阅资料，了解设计内容；周三、周四程序设计，上机调试程序；周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。指导教师签名： 2013 年 7月 2 日系主任（或责任教师）签名： 2013年 7月 2日

目录 1 Simulink简介 (1) 1.1 Matlab简介······················································错误！未定义书签。 1.2 Simulink介绍 ···················································错误！未定义书签。 2 原理分析 ·····························································错误！未定义书签。 2.1通信系统 ·························································错误！未定义书签。 2.1.1通信系统的一般模型 ···································错误！未定义书签。 2.1.2 模拟通信系统 (3) 2.2 FM调制与解调原理···········································错误！未定义书签。 3 基于Matlab方案设计 (6) 3.1 Matlab代码 (6) 3.2 Matlab仿真 (8) 4 基于Simulink方案设计 (12) 4.1 使用Simulink建模和仿真的过程 (12) 4.1.1 Simulink模块库简介 (12) 4.1.2 调制解调模块库简介 (13) 4.2 FM调制与解调电路及仿真 (14) 4.3 仿真结果分析 (17) 5 心得体会 ·····························································错误！未定义书签。 6 参考文献 (20) 本科生课程设计评定表

采样量化

//文件名main.m clear; clc; f0=10000; %用来模拟模拟信号的数字信号的采样频率 fs<

数字信号与模拟信号的特点

信号数据可以用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取什是否离散来确定。模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等，如图1-1（a）所示。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，如图1-1（b）所示，它是对图1-1（a）的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号，虽然其波形在时间上是不连续的，但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅度调制（PAM，简称脉幅调制）信号。数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到广泛的应用。1．模拟通信模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。（1）保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。（2）抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。 2．数字通信（1）数字化传输与交换的优越性 ①加强了通信的保密性。语音信号经A／D变换后，可以先进行加密处理，再进行传输，在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。数字加密处理可简单描述如下，Y1表示语音变成的数字信号Y1＝1011101100001，采用8位密码C＝10001101。在送到传输线路之前，将密码“加”到语音码中去，X＝Y1＋C（密码C连续重复），则传输的数字信号为 X＝Y1＋C＝1011101100001 Y1 ＋1000110110001 C ————————————— 0011011010000 X 显然X≠Y1，即便有人窃听到X码，也不能马上得到Y1码。在接收端，只要再将相同密码C与数码X相加，就能丰碑成原来的语音数码Y1，即 Y1＝X＋C＝0011011010000 X ＋1000110110001 C ————————————— 1011101100001 Y1 可见，语音数字化为加密处理提供了十分有利的条件，且密码的位数越多，破译密码就越困难。 ②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。较小杂音电压到达时，由于它低于阈值而被过

模拟信号的采样与恢复

模拟量输入通道之模拟信号的采样与恢复 (2011-04-06 01:49:21) 标签：杂谈典型的计算机控制系统的结构如图2-2-1所示，计算机只能接受、处理数字信号，其输出也是数字量。因此，一方面从现场检测的连续信号必须经过采样、A/D 转换等量化处理变换为数字信号，才能由计算机进行控制运算或其他处理；另一方面，计算机输出的离散数字量也必须经过D/A 转换器和保持器形成连续信号，才能控制需要连续输入的被控对象。其中，r(t)为输入信号；e(t)为误差信号；u(t)为控制信号；y(t)为输出状态信号； e*(t)为采样后误差模拟信号（离散）；e(kT)为采样后误差数字信号；u*(t)为离散的控制模拟信号；u(kT)为控制数字信号。采样器、保持器和数字控制器的结构形式和控制规律决定系统动态特性，是研究的主要对象。控制系统的稳态控制精度由A/D 、D/A 转换器的分辨率决定。这说明A/D 和D/A 转换器只影响系统的稳态控制精度，而不影响动态指标。为了突出重点，这里只讨论影响系统动态特性的基本问题。为了便于数学上的分析和综合，在分析和设计计算机控制系统时，常常假定A/D 、D/A 转换器的

精度足够高，使量化误差可以忽略，于是A/D、D/A只存在于物理上的意义而无数学上的意义，即数字信号与采样信号e(kT)与 u(kT)与u*(t)是等价的。图 e*t 1.10可进一步简化为如图2-2-2所示。 2.2.1.1信号的采样过程在计算机控制系统中，信号是以脉冲序列或数字序列的方式传递的，把连续信号变成数字序列的过程叫做采样过程，实现采样的装置叫做采样开关。计算机对某个随时间变化的模拟量进行采样，是利用定时器控制的开关，每隔一定时间使开关闭合而完成一次采样。开关重复闭合的时间间隔T为采样周期。所谓采样过程是指：将一个连续的输入信号，经开关采样后，转变为发生在采样开关闭合瞬时刻0，T，2T,...,nT的一连串脉冲输出信号。采样过程的原理如图2-2-3所示。

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章复习题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。 3、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4、假设频带宽度为1024kHz ，可传输2048s kbit /的比特率，试问其频带利用率为多少? 第一章复习题答案 1、答：模拟信号的特点是幅度取值是连续的。数字信号的特点是幅度取值是离散的。 2、答：符号速率为 Bd t N B B 661010 11===- 信息传输速率为 s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?== 3、答：误码率＝发生误码个数／传输总码元数 76105.210 221-?=??= 4、答：Hz s bit //210 102410204833 =??==频带宽度信息传输速率η 第二章复习题 1、某模拟信号频谱如题图2.1所示，求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=，试画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87．6。 5、A 律13折线编码器，8=l ，一个样值为?=93S i ，试将其编成相应的码字，并求其编码误差与解码误差。 6、A 律13折线编码器，8=l ，过载电压mV U 4096=，一个样值为mV u S 796-=，试将其编

成相应的码字，并求其编码电平与解码电平。第二章复习题答案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,100=-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号满足抽样定理时，应有 kHz f f M s 10522=?=≥ 若kHz f s 10=，抽样信号的频谱为：此频谱的一次下边带与原始频带重叠，即没有防卫带。 2、 e e e x x x N N S N l lg 2059lg 205123lg 20lg 203lg 20)/(512 ,9q +=+?=+?===均匀 3、 x x x N N S A N l q lg 2047lg 201283lg 20lg 203lg 20)/(6 .87,128,7+=+?=+?====均匀 246.87ln 16.87lg 20ln 1lg 20=+=+=A A Q )39lg 20(dB x -≤

模拟信号的数字谱分析

1 内容与要求画出不同采样率、不同持续期的正弦信号波形图，分别用DTFT 、DFT 和FFT 算法计算频谱。通过MATLAB 仿真计算，达到以下目标： 1. 理解数字谱分析中物理分辨力和计算分辨力的概念及两者间的关系； 2. 弄清数字谱分析中误差成因及减小误差的方法。 2 报告正文（1）数字谱分析中物理分辨力和计算分辨力的概念及两者间的关系：物理分辨率△fw=c*fs/L 计算分辨率△fc=fs/N 当c ，fs 都不变时，增大N 可以显著提高计算分辨率，但物理分辨率不变，因为有效的数据点数不变；增大L 时，可以提高物理分辨率，能分辨出间隔少的频率，但计算分辨率不变。窗函数频谱的主瓣应尽量窄,能量尽可能集中在主瓣内,从而在谱分析时获得较高的频率分辨力。应用DFT 进行信号的数字谱分析时，需要确定的参数主要有：截取的信号长度T 、抽样频率fs 、采样点数N 及选择什么样的窗口。如果在x(n)中有两个频率分别为f1和f2的信号，对x(n)用矩形窗截断时，要分辨出这两个频率，N 必须满足[2]： 212fs f f N <- 因此，反映频率分辨率能力的Δf 由下式决定：Δf = fs/ N = 1/( N*T)= 1/L 可见，Δf 反比于截取的信号长度L ，即截取的信号长度越长，分辨能力越好下面用例子证明上面所分析的结论。设有一序列x(n)含有两种频率成分，f1= 3Hz ，f2=3.04Hz ，()cos(21/2)cos(22/)x n nf f nf fs ππ=+。由抽样定理，我们采用fs =10Hz ，即 T= 0.1s 对其抽样，不应发生频谱混叠问题。这里采用128点和512 点DFT ，对两种情况下的频率分辨率进行比较：设128 点的分辨率为Df1 ， 512 点的分辨率为Df2,则df1=10/128=0.078125Hz,Df2=10/512= 0.01953125Hz 。计算结果表明，128点DFT 未能将两个靠的很近的频率分辨出来，而512点DFT 却达到了分辨频率的要求。（2）数字谱分析中误差成因及减小误差的方法： ①频谱泄漏：

FPGA直接控制ADC0809对模拟信号进行采样设计方案

FPGA直接控制ADC0809对模拟信号进行采样设计方案第二章总体方案设计 2.1 系统方案设计在以往的A/D器件采样控制设计中，多数是以单片机或CPU为控制核心，虽然编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。单片机的速度极大的限制了A/D高速性能的利用，而FPGA的时钟频率可高达100MHz以上。本设计以高集成度的芯片为核心，进行时序控制、码制变换。具有开发周期短，灵活性强，通用能力好，易于开发、扩展等优点。既降低了设计难度，又加快了产品的开发周期。基于FPGA的信号采集系统主要有：A/D转换器，FPGA，RS232通信，PC机组成。A/D 转换器对信号进行会采集，A/D 部集成了采样、保持电路，可有效的降低误差，减少外围电路的设计，降低系统的功耗。A/D在接受到指令后进行采集，FPGA采集控制模块首先将采集到的通过A/D 转换城的数字信号引入FPGA，而后对数字信号送往算法实现单元进行处理，并存于FPGA部RAM中，再将数据由RS232传送到PC上做FFT,实现对采集信号的时域和频域的显示。图2.1.1系统的总体框图： FPGA的设计结构如图2.1.2所示。数字倍频器的倍频输出提供ADC控制器的采样触发脉冲。根据ADC0809操作时序，ADC控制器来实现ADC0809的数据采集操作，采样的时机由倍频器来控制。控制器每控制完成一次采样操作，则停止等待下一个触发脉冲的到来。倍频器每输出一个低电平脉冲，ADC采样控制器的状态机进行一次采样操作。在倍频器的触发控制下，完成被测信号一个基波周期N个点的等间隔采样，同时数字倍频器跟踪输入信号的频率的变化，尽可能地保持N个点的采样宽度正好为被测信号一个周波的宽度。- 时钟分配及各模块的控制：在协调模块工作时，起到很重要的作用。引进晶振产的时钟信号，根据实际需要对起进行倍频或分频，使A/D的采样频率，RAM的读写频率，信号处理实现的核心模块的工作频率一致。

模拟信号与数字信号的特点

第1章概述一、模拟信号与数字信号的特点模拟信号——幅度取值是连续的连续信号离散信号数字信号——幅度取值是离散的二进码多进码连续信号离散信号 ●数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。 ●离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的。二、模拟通信与数字通信 ●根据传输信道上传输信号的形式不同，通信可分为模拟通信——以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用实现多路通信）。数字通信——以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实现多路通信）。 ●数字通信传输的主要对象是模拟话音信号等，而信道上传输的一般是二进制的数字信号。所要解决的首要问题模拟信号的数字化，即模／数变换（A/D变换）三、数字通信的构成 ●话音信号的基带传输系统模型四、数字通信的特点 1、抗干扰能力强，无噪声积累对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值（通常取二个幅值），在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号。由于无噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。

2、便于加密处理 3、采用时分复用实现多路通信 4、设备便于集成化、小型化 5、占用频带较宽五、数字通信系统的主要性能指标 ● 有效性指标 P7 ·信息传输速率——定义、公式l n f f s B ??=、物理意义 ·符号传输速率——定义、公式（B B t N 1= ）、关系：M N R B b 2 log = ·频带利用率——是真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标（有效性）频带宽度符号传输速率= η Hz Bd / 频带宽度信息传输速率= η Hz s bit // ● 可靠性指标 P8 ·误码率——定义 ·信号抖动例1、设信号码元时间长度为s 7106-?，当（1）采用4电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。（2）若系统的带宽为2000kHz ,求频带利用率为多少Hz s bit //。解：（1）符号传输速率为 Bd t N B B 6 7 1067.110 611?=?= = - 数据传信速率为 s Mbit M N R B b /34.34log 1067.1log 2 6 2 =??== （2）Hz s bit //67.110 20001034.33 6=??= = 频带宽度信息传输速率η 例2、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率（误比特率）。解：误码率（误比特率）＝差错比特数／传输总比特数 7 6 10 5.110 34.321-?=??=

信号分析与处理_模拟试卷

FPGA直接控制ADC0809对模拟信号进行采样

第二章总体方案设计 2.1 系统方案设计在以往的A/D器件采样控制设计中，多数是以单片机或CPU为控制核心，虽然编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。单片机的速度极大的限制了A/D高速性能的利用，而FPGA的时钟频率可高达100MHz以上。本设计以高集成度的芯片为核心，进行时序控制、码制变换。具有开发周期短，灵活性强，通用能力好，易于开发、扩展等优点。既降低了设计难度，又加快了产品的开发周期。基于FPGA的信号采集系统主要有：A/D转换器，FPGA，RS232通信，PC机组成。A/D 转换器对信号进行会采集，A/D 内部集成了采样、保持电路，可有效的降低误差，减少外围电路的设计，降低系统的功耗。A/D在接受到指令后进行采集，FPGA采集控制模块首先将采集到的通过A/D 转换城的数字信号引入FPGA，而后对数字信号送往算法实现单元进行处理，并存于FPGA内部RAM中，再将数据由RS232传送到PC上做FFT,实现对采集信号的时域和频域的显示。图2.1.1系统的总体框图：

FPGA的设计结构如图2.1.2所示。数字倍频器的倍频输出提供ADC控制器的采样触发脉冲。根据ADC0809操作时序，ADC控制器来实现ADC0809的数据采集操作，采样的时机由倍频器来控制。控制器每控制完成一次采样操作，则停止等待下一个触发脉冲的到来。倍频器每输出一个低电平脉冲，ADC采样控制器的状态机进行一次采样操作。在倍频器的触发控制下，完成被测信号一个基波周期N个点的等间隔采样，同时数字倍频器跟踪输入信号的频率的变化，尽可能地保持N个点的采样宽度正好为被测信号一个周波的宽度。- 时钟分配及各模块的控制：在协调模块工作时，起到很重要的作用。引进晶振产的时钟信号，根据实际需要对起进行倍频或分频，使A/D的采样频率，RAM的读写频率，信号处理实现的核心模块的工作频率一致。

实验二模拟信号数字化传输系统的建模与分析

实验二模拟信号数字化传输系统的建模与分析一、实验目的 1. 进一步掌握Simulink 软件使用的基本方法； 2. 熟悉信号的压缩扩张； 3. 熟悉信号的量化； 4. 熟悉PCM 编码与解码。二、实验仪器带有MATLAB 和SIMULINK 开发平台的微机。三、实验原理 3.1 信号的压缩和扩张非均匀量化等价为对输入信号进行动态范围压缩后再进行均匀量化。中国和欧洲的PCM 数字电话系统采用A 律压扩方式，美国和日本则采用μ律方式。设归一化的话音输入信号为[ 1, 1] x∈? ，则 A 律压缩器的输出信号y 是：其中，sgn(x) 为符号函数。A 律PCM 数字电话系统国际标准中，参数A=87.6。 Simulink 通信库中提供了“A-Law Compressor”、“A-Law Expander”以及“Mu-Law Compressor”和“Mu-Law Expander”来实现 A 律和? 律压缩扩张计算。压缩系数为87.6 的A 律压缩扩张曲线可以用折线来近似。16 段折线点坐标是其中靠近原点的4 段折线的斜率相等，可视为一段，因此总折线数为13 段，故称13 段折线近似。用Simulink 中的“Look-Up Table ” 查表模块可以实现对13 段折线近似的压缩扩张计算的建模，其中，压缩模块的输入值向量设置为 [-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1 /4,1/2,1] 输出值向量设置为[-1:1/8:1]

扩张模块的设置与压缩模块相反。 3.2 PCM 编码与解码 PCM 是脉冲编码调制的简称，是现代数字电话系统的标准语音编码方式。A 律PCM 数字电话系统中规定：传输话音信号频段为300Hz到3400Hz ，采样率为8000 次/ 秒，对样值进行13 折线压缩后编码为8bit二进制数字序列。因此，PCM 编码输出的数码速率为64Kbps 。 PCM 编码输出的二进制序列中，每个样值用8 位二进制码表示，其中最高比特位表示样值的正负极性，规定负值用“0 ”表示，正值用“1 ”表示。接下来3 位比特表示样值的绝对值所在的8 段折线的段落号，最后 4 位是样值处于段落内16 个均匀间隔上的间隔序号。在数学上，PCM 编码的低7 位相当于对样值的绝对值进行13 折线近似压缩后的7bit 均匀量化编码输出。四、实验内容 1. 设计一PCM 编码器，要求该编码器能够对取值在[-1 ；1] 内的归一化信号样值进行编码； 2. 设计一个对应于以上编码器的PCM 解码器； 3. 在以上两项内容的基础上，建立PCM 串行传输系统，并在传输信道中加入指定错误概率的随机误码。五、实验过程 1、PCM编码器建模与仿真框图参数设置：saturation限幅器：上限值为1，下限值为-1. Relay：

模拟信号与数字信号的优缺点及之间的转化

模拟信号与数字信号之间的优缺点及两者之间的转换概述：信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取值是否离散来确定。模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。目前，ASCII美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)已为ISO国际标准化组织和CCITT国际电报电话咨询委员会所采纳，成为国际通用的信息交换标准代码，使用7位二进制数来表示一个英文字母、数字、标点或控制符号；图形、音频与视频数据则可分别采用多种编码格式。模拟信号与数字信号：（1）模拟信号与数字信号：不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点数字信号，只要走了，则为有信号，不走则为无信号，走的时间越长则信号越强，脉冲宽度越短同样信号也越强。总之数字信号的优点：容量大，抗干扰能力强，保密性好，同样的发射功率传输距离更远，受地形或障碍物影响较小，接口丰富，扩展能力强等等。（2）模拟信号与数字信号之间的相互转换：模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数