北邮通信原理软件实验报告

北邮通信原理软件实验报告

题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

目录

实验一：抽样定理 (2)

一、实验目的 (2)

二、实验原理 (2)

三、实验步骤 (3)

四、实验结果 (4)

五、实验讨论 (6)

实验二：验证奈奎斯特第一准则 (7)

一、实验目的 (7)

二、实验原理 (7)

三、实验步骤 (9)

四、实验结果 (10)

五、实验讨论 (12)

实验三：16QAM调制与解调 (15)

一、实验目的 (15)

二、实验原理 (15)

三、实验步骤 (17)

四、实验结果 (18)

五、实验讨论 (23)

实验意见与建议 (23)

实验一：抽样定理

一、实验目的

1、验证抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为fm ，如果用时间间隔为

T<=1/2fm的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。

2、降低或提高抽样频率，观察对系统的影响

二、实验原理

抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为fm ，如果用时间间隔为T<=1/2fm的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。

抽样定理示意图：

图一抽样定理示意图

从图中可以看出，当f c≥2f m时，不会发生频域混叠现象，使用一个匹配的低通滤波器即可无失真的恢复出原信号，当f c<2f m时，会发生频域混叠现象，这时，已经无法将原信号恢复出来。

实验所需模块连接图如下所示：

图二模块连接图

仿真时长设置为1Sec，仿真速率为1000Hz。

首先利用三个正弦波信号源产生三个正弦波，其频率分别为10hz，12hz，14hz，再利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设置为1e-3sec，脉冲频率分别设置为20hz，30hz，40hz。对三个信号做加法，所得信号的最高频率为14hz，然后令该信号与抽样脉冲相乘，得到的结果即为时间离散的抽样序列。最后将抽样序列通过五阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率14hz，将恢复信号与原信号作比较，比较不同抽样频率带来的影响。

三、实验步骤

（1）按照实验所需模块连接图，连接各个模块

（2）设置各个模块的参数：

①信号源部分：我们使用三个正弦波信号源产生三个正弦波，其频率分别为

10hz，12hz，14hz

图三信号源设置示意图

②抽样脉冲发生器：利用脉冲发生器产生抽样脉冲，将脉宽设置为1e-3sec，

脉冲频率设置为30hz

图四抽样脉冲发生器设置示意图

③低通滤波器：五阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率14hz

图五低通滤波器设置示意图

（3）观察输出波形，更改抽样脉冲发生器的频率，比较试验结果。

四、实验结果

（1）当抽样频率为30hz，f c≥2f m时

图六采样频率为30hz波形图

图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。

根据以上实验结果，我们可知，当f c≥2f m（本处为略大于）时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。（原信号的最高频率f m=14hz）

（2）当抽样频率为40hz，f c>2f m时

图七采样频率为40hz波形图

图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。

根据以上实验结果，我们可知，当f c>2f m时，可以由抽样序列唯一的恢复原信号。（原信号的最高频率f m=14hz）

（3）当抽样频率为20hz，f c<2f m时

图八采样频率为20hz波形图

图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。

根据以上实验结果，我们可知，当f c<2f m时，输出信号发生较大的失真，已经无法恢复原信号。（原信号的最高频率f m=14hz）

（4）当抽样频率为30hz，将抽样脉冲的脉宽加大（15e-3sec）

图九抽样脉冲的脉宽加大后波形图

图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。

根据以上实验结果，我们可知，抽样序列的脉宽过大时，会导致采样信号的时间离散型不好，但是根据新的这样的采样信号，还是可以恢复出原信号的。

（原信号的最高频率f m=14hz）

（5）当抽样频率为30hz，低通滤波器的阶数降低（降低到2阶）

图十滤波器阶数不足时的波形图

图中，最上方波形为加法器的输出波形，中间波形为低通滤波器的输出波形，下方波形为乘法器的输出波形。

根据以上实验结果，我们可知，由于采样频率接近于2fm，所以当滤波器的带外特性不好，衰减过慢的时候，高频的信号不能保证完全滤除。这时候恢

复的信号也是失真的。（原信号的最高频率f m=14hz）

五、实验讨论

从实验结果可以看出，抽样频率为30hz，原信号的频率为14hz，满足抽样定理。

抽样后的信号通过低通滤波器后，恢复出的信号波形与原基带信号相同，可以无失真的恢复原信号。

当抽样频率为40hz时，依然满足抽样定理，此时也可以无失真的恢复原信号。

当抽样频率为20hz时，不满足抽样定理，此时由于频域混叠现象，输出信号发生了较大的失真，不可以无失真的恢复原信号。

由此可知，如果每秒对基带模拟信号均匀抽样不少于2f m次，则所得样值序列含有原基带信号的全部信息，从该样值序列可以无失真地恢复成原来的基带信号。验证了抽样定理。

另外，要选择过渡带宽较小的滤波器，减小信号带外因素的影响。

通过本次实验，我加深了对于抽样定理的理解，也初步掌握了SystemView的使用，对于通信原理的课程学习带来很大的帮助。