北邮通原软件

2011—2012学年第一学期《通信原理软件》实验报告专业通信工程班级 2009211111姓名孙瑞学号 09210323开课系室信通院实验中心报告日期 2011年10月～12月目录●实验一 (4)一、实验目的 (4)二、仿真模型 (4)三、仿真设计 (4)四、实验结果 (5)五、分析讨论 (8)六、程序代码 (8)●实验二 (10)一、实验目的 (10)二、仿真模型 (10)三、仿真设计 (10)四、实验结果 (11)五、分析讨论 (12)六、程序代码 (13)●实验三 (15)一、实验目的 (15)二、仿真模型 (15)三、仿真设计 (15)四、实验结果 (17)五、分析讨论 (25)六、程序代码 (26)●实验四 (28)一、实验目的 (28)二、仿真模型 (28)三、仿真设计 (29)四、实验结果 (30)五、分析讨论 (32)六、程序代码 (33)●拓展实验——数字基带系统的仿真 (35)一、实验目的 (35)二、实验内容 (35)三、仿真模型 (35)四、仿真设计 (35)五、实验结果 (36)六、分析讨论 (43)七、思考题 (45)八、程序代码 (46)●问题与解决方案 (53)●实验总结 (54)●建议 (54)●参考文献 (54)实验一一、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。

二、仿真模型已知：基带信号m(t)=sin(2πf0t)+2cos(2πf1t)，载波信号c(t)=A c cos(2πf c t)，其中f0=1kHz，f1=0.5kHz，f c=20kHz。

根据原理有：●AM调制S AM=[3+m(t)]c(t)，由于本题中2<｜m(t)｜<3，为防止过调制，常数项取3；●DSB-SC AM调制s DSB-SC=m(t)c(t)；●SSB调制（上边带）s SSB=A c m(t)cos(2πf c t)-A c m(t)sin(2πf c t)；其中m(t)为m(t)的希尔伯特变换。

三、仿真设计●仿真参数设计模拟信号的的波形和频谱的数字仿真实现涉及时域采样和频域采样。

时域采样导致频域频谱的周期性搬移，而频域采样导致时域波形的周期性搬移。

为了真实反映信号的波形s(t)和频谱S(f)，不发生时域和频域混叠失真，仿真信号必须满足时间受限和频谱受限。

设时域采样频率为fs，根据奈奎斯特采样定理，必须满足fs≥2f h，其中f h为原始信号所含最高频率分量，时域分辨率即时域采样间隔∆t=1/fs，fs越大，时域仿真精度越高。

设原始信号的时域范围为[-T/2,T/2]，频域采样间隔为∆f，则必须满足1/∆f≥T，可取T=1/∆f，即∆f=1/T，则T越大，频域分辨率越高，即仿真精度越高。

●仿真过程设计先产生基带信号m(t)及其频谱M(f)，再根据实验原理分别产生已调信号s(t)及其频谱S(f)。

其中产生SSB信号时，先根据基带信号频谱M(f)在频域进行希尔伯特变换，然后再进行傅立叶反变换得到m(t)的希尔伯特变换m(t)。

●仿真结果显示设计仿真时，将基带信号和已调信号同坐标显示，将基带信号频谱与已调信号频谱同坐标显示，便于对比观察。

其中观察基带信号m(t)和AM信号S AM=[3+m(t)]c(t)时，可以给m(t)信号加直流量3，以便观察包络特性。

四、实验结果仿真截图中，黑色曲线为基带信号波形或频谱，蓝色曲线为已调信号波形或频谱。

图1-1.基带信号m(t)(加直流量3)和AM信号s1(t)的波形●图1-2.基带信号频谱M(f)和AM信号频谱S1(f)●图1-4.基带信号频谱M(f)和DSB-SC AM信号频谱S2(f)●图1-6.基带信号频谱M(f)和SSB上边带信号频谱S3(f)五、分析讨论由实验结果可见：①S AM= A c [3+m(t)]cos(2πf c t)，其中A c [3+m(t)]为S AM的包络（仿真中A c=1）；②AM信号与DSB-SC信号相比，频谱中多了一个离散的大载波分量；③DSB-SC信号波形会有相位翻转的现象出现；④SSB信号和DSB-SC信号相比，SSB信号的频谱是DSB-SC的一个边带，本实验中采用的上边带滤波。

实验结果与理论结果是一致的。

六、程序代码clear allexec t2f.sci;exec f2t.sci;//参数初始化f0=1;f1=0.5;fc=20;Ac=1; //时间单位为ms，频率单位为KHz,幅度单位为Vfs=10*fc; //采样速率T=30; //截短时间N=T*fs; //采样点数dt=1/fs; //时域采样间隔t=-T/2+[0:N-1]*dt; //时域采样点限制在[-T/2,T/2]df=1/T; //频域采样间隔f=-fs/2+[0:N-1]*df; //频域采样点限制在[-fs/2,fs/2]m=sin(2*%pi*f0*t)+2*cos(2*%pi*f1*t); //基带信号c=Ac*cos(2*%pi*fc*t); //载频信号M=t2f(m,fs); //基带信号频谱//产生AM信号及频谱s1=(3+m).*c; //AM信号，由于2<|m|<3,常熟设置为3，防止过调S1=t2f(s1,fs); //AM信号频谱//产生DSB-SC AM信号及频谱s2=m.*c; //DSB-SC AM信号S2=t2f(s2,fs); //DSB-SC AM信号频谱//产生SSB上边带信号及频谱MH=-%i*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s3=Ac*m.*cos(2*%pi*fc*t)-Ac*mh.*sin(2*%pi*fc*t); //SSB信号S3=t2f(s3,fs); //SSB上边带信号频谱//基带信号m(t)(加直流量)和AM信号s1(t)的波形xset("window",1)plot(t,m+3,"k",t,s1,"b",'LineWidth',2)title("基带信号m(t)(加直流量) 和AM 信号s1(t) 的波形")xlabel("t(ms)")ylabel("m(t) & s1(t)")mtlb_gridmtlb_axis([0,T/2,-6,6])//基带信号频谱M(f)和AM信号频谱S1(f)xset("window",2)plot(f,abs(M),"k",f,abs(S1),"b",'LineWidth',2)title("基带信号频谱M(f) 和AM 信号频谱S1(f)")xlabel("f(KHz)")ylabel("M(f) & S1(f)")mtlb_gridmtlb_axis([-25,25,0,15])//基带信号m(t)和DSB-SC AM信号s2(t)的波形xset("window",3)plot(t,m,"k",t,s2,"b",'LineWidth',2)title("基带信号m(t) 和DSB-SC AM 信号s2(t) 的波形")xlabel("t(ms)")ylabel("m(t) & s2(t)")mtlb_gridmtlb_axis([-3,3,-3,3])//基带信号频谱M(f)和DSB-SC AM信号频谱S2(f)xset("window",4)plot(f,abs(M),"k",f,abs(S2),"b",'LineWidth',2)title("基带信号频谱M(f) 和DSB-SC AM 信号频谱S2(f)") xlabel("f(KHz)")ylabel("M(f) & S2(f)")mtlb_gridmtlb_axis([-25,25,0,12])//基带信号m(t)和SSB上边带信号s3(t)的波形xset("window",5)plot(t,m,"k",t,s3,"b",'LineWidth',2)title("基带信号m(t) 和SSB 上边带信号s3(t) 的波形") xlabel("t(ms)")ylabel("m(t) & s3(t)")mtlb_gridmtlb_axis([-3,3,-4,4])//基带信号频谱M(f)和SSB上边带信号频谱S3(f)xset("window",6)plot(f,abs(M),"k",f,abs(S3),"b",'LineWidth',2)title("基带信号频谱M(f) 和SSB 上边带信号频谱S3(f)") xlabel("f(KHz)")ylabel("M(f) & S3(f)")mtlb_gridmtlb_axis([-25,25,0,12])实验二一、 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K f =5kHz/V 。

二、 仿真模型：已知：基带信号m(t)=sin(2πf 1t)+2cos(2πf 2t)+4sin(2πf 3t+π/3)。

其中f 1=1kHz ，f 2=0.5kHz ，f 3=0.25KHz 。

载波频率f c =40kHz 。

根据原理有：S FM =A c cos(2πf c t +φ(t))，其中φ t =2πK fm(τ)d τt−∞计算机仿真无法实现无穷时间内的积分，在实际仿真中，通常是把积分运算看作是微元单位内先求乘积再累加求和，即φ t ≈2πK f m(t)∆t ，仿真时，∆t 越小，仿真精度越高。