北邮通信原理软件实验报告

北邮通信原理软件实验报告
北邮通信原理软件实验报告
通信原理软实验
实验报告
学院：
信息与通信工程学院
班级：
@@@@@@@@@@
姓名：
exec
f2t.sci;
fs=800;//采样速率
T=200;//截短时间
N=T*fs;//采样点数
dt=1/fs;
//时域采样间隔
t=[-T/2:dt:T/2-dt];
//时域采样点
df=1/T;
//频域采样间隔
f=[-fs/2:df:fs/2-df];
//频域采样点数
fm1=1;
//待观测正弦波频率，单位KHz，下同fm2=0.5; //待观测余弦波频率
fc=20;
//载波频率
//以上为初始化参数设置
m1=sin((2*%pi)*fm1*t);
//待观测正弦波部分
M1=t2f(m1,fs);
//傅里叶变换
MH1=-%i*sign(f).*M1;
//希尔伯特变换
mh1=real(f2t(MH1,fs));
//希尔伯特反变换
m2=2*cos((2*%pi)*fm2*t);
//待观测余弦波部分
M2=t2f(m2,fs);
//傅里叶变换
MH2=-%i*sign(f).*M2;
//希尔伯特变换
mh2=real(f2t(MH2,fs));
//希尔伯特反变换
s1=(1+(m1+m2)/abs(max(m1+m2))).*cos((2*%pi)*fc*t); //AM信号时域表达式
S1=t2f(s1,fs);
//AM信号频域表达式
s2=(m1+m2).*cos((2*%pi)*fc*t);
//DSB-SC信号时域表达式
S2=t2f(s2,fs);
//DSB-SC信号频域表达式
s3=(m1+m2).*cos((2*%pi)*fc*t)-
(mh1+mh2).*sin((2*%pi)*fc*t);
//SSB信号时域表达式，以上边带为例
S3=t2f(s3,fs);
//SSB信号上边带频域表达式
//以上是仿真计算部分
//以下为绘图部分
//AM信号
xset(
window,1)
plot(f,abs(S1))
title(
AM信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S1))]); xset( window,2)
plot(t,s1)
title(
AM信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
s(t)
)
mtlb_axis([-3,3,-3,3]);
//DSB-SC信号
window,3)
plot(f,abs(S2))
title(
DSB-SC信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S2))]); xset( window,4)
plot(t,s2)
title(
DSB-SC信号波形
)
xlabel(
t
)
s(t)
)
mtlb_axis([-1,4,-3,3]);
//SSB信号（以上边带为例）
xset(
window,5)
plot(f,abs(S3))
title(
SSB信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-25,25,0,max(abs(S3))]) xset(
window,6)
plot(t,s3)
title(
SSB信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
s(t)
)
mtlb_axis([0,6,-3,3]) 2、产生的波形图：
1）
AM信号：
2）
AM信号频谱：
3）
DSB-SC信号：
4）DSB-SC信号的频谱：5）
SSB信号波形：
6）SSB信号频谱：
3、实验心得：
做这个实验时的我的理论知识已经准备得比较充分了，所以难点主要在编程方面。

由于有了课上的实例编程，所以对它们研究一番要编出相关程序也不是难事。

这个实验给了我一种比课本上的理论更深的体会，因为这里的信号频率有多个，当画出信号波形的时候，我观
察到了直观的多频信号形成的调制信号，这比书本上的公式来的深刻得多。

而当调制的时候，我还专门研究了一下各种调制波形的形状，考虑了它们的形成与信号有什么关联。

由于之前研究调幅都是在单频信号的情况下，而这里是多频率，所以这对我对调幅的理解十分有帮助。

实验二
假设基带信号，载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱，并与卡松公式做对照。

FM的频率偏移常数为
5kHz/V。

（编程）
1、源代码：
//m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t)+4sin(500*pi*t+p
i/3),fc=40KHz,Kf=5kHz/V，仿真产生FM，观察频谱和波形//初始化参数设置
clear
all;
exec
t2f.sci;
exec
f2t.sci;
xdel(winsid());
//关闭所有图形窗口
fs=4000;
//采样速率
T=16;
//截短时间
N=T*fs;//采样点数
dt=1/fs;
//时域采样间隔
t=[-T/2:dt:T/2-dt]; //时域采样点
df=1/T;
//频域采样间隔
f=[-fs/2:df:fs/2-df]; //频域采样点数
fm1=1;
fm2=0.5;
fm3=0.25;
fc=40;
Kf=5;
//频偏常数
//仿真计算
m1=sin((2*%pi)*fm1*t);
phi1=(2*%pi)*Kf*cumsum(m1)*dt;
//cumsum函数为求累积和，相当于积分
m2=2*cos((2*%pi)*fm2*t);
phi2=(2*%pi)*Kf*cumsum(m2)*dt;
m3=4*sin((2*%pi)*fm3*t+%pi/3);
phi3=(2*%pi)*Kf*cumsum(m3)*dt;
s=cos((2*%pi)*fc*t+phi1+phi2+phi3);
//FM信号时域表达式
S=t2f(s,fs);
//FM信号频域表达式
m=sin(2*%pi*fm1*t)+2*cos(2*%pi*fm2*t)+4*sin(2*%pi*fm3 *t+%pi/3);
//调制信号表达式
M=t2f(m,fs);
//绘图
//FM已调信号
xset(
window,1)
plot(f,abs(S))
title(
FM信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-80,80,0,max(abs(S))]); xset( window,2)
plot(t,s)
title(
FM信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
s(t)
)
mtlb_axis([0,3,-2,2]);
//调制信号
xset(
window,3)
plot(f,abs(M))
title(
m(t)信号频谱
)
xlabel(
f
)
ylabel(
S(f)
)
mtlb_axis([-5,5,0,max(abs(M))]); xset(
window,4)
plot(t,m)
title(
m(t)信号波形
)
xlabel(
t
)
ylabel(
m(t)
)
mtlb_axis([-8,8,-6,8]);
2、画出的波形：
1）m(t)信号：
2）
m(t)信号频谱：
3）
FM信号：
4）FM信号频谱：
3、实验心得：
调频实验延续实验一的风格，信号采用了多频率。

记得刚开始画出信号波形图的时候我都以为自己弄错了，因为之前很少观察符合频率波的波形，所以一下子难以接受，为什么它是这样子的呢？在一番观察验证之后，我的观念很快就调整过来，这对我是一个启发，因为
我们所研究的真实信号一定是多频率的，所以当我们使用单频信号研究透了某个调制解调原理之后，一定要使用多频信号再去仿真研究一下，因为这时候所做的工作才是更加
符合真实情况的。

之后我观察了调制信号的波形图与频谱图，发现的确和单频信号产生的调制信号有很大的区别。

实验三
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。

（编程）
1、源代码：
clear
all;
exec
t2f.sci;
exec
f2t.sci;
L=32;
//每个码元采样点数
N=2^13;
//总采样点数
M=N/L;
//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
f=-Bs+[0:N-1]/T;
//频域采样点
EP1=zeros(1,N);
EP2=zeros(1,N);
L0=input(
您所需的占空比是？（输入0~1范围内的数）：)
for
loop=1:1000
tmp1=zeros(L,M);
tmp2=zeros(L,M);
a=(rand(1,M)>0.5)+0;
//单极性序列
b=sign(a-0.5);
//双极性序列
L1=L*L0;
//L0是占空比
//单极性码
tmp1([1:L1],:)=ones(L1,1)*a;
s1=tmp1(:)
;
S1=t2f(s1,fs);
//样本信号的功率谱密度
P1=abs(S1).^2/T;
//随机过程的功率谱是各个样本功率谱的数学期望EP1=EP1*(1-1/loop)+P1/loop;
//双极性
tmp2([1:L1],:)=ones(L1,1)*b;
s2=tmp2(:)
;
S2=t2f(s2,fs);
//样本信号的功率谱密度
P2=abs(S2).^2/T;
//随机过程的功率谱是各个样本功率谱的数学期望EP2=EP2*(1-1/loop)+P2/loop;
xset(“window“,1)
plot(t,s1)
set(gca(),“grid“,[1,1]) title(
单极性码时域图
)
xlabel(
t
)
ylabel(
S(t)
)
mtlb_axis([-3,3,-1.5,1.5]); xset(“window“,2)
plot(f,10*log10(EP1+%eps)) set(gca(),“grid“,[1,1]) title(
单极性码功率谱图(dB)
)
xlabel(
f
ylabel(
功率
)
xset(“window“,3)
plot(t,s2)
set(gca(),“grid“,[1,1]) title(
双极性码时域图
)
xlabel(
t
)
ylabel(
S(t)
)
mtlb_axis([-3,3,-1.5,1.5]); xset(“window“,4)
plot(f,10*log10(EP2+%eps)) set(gca(),“grid“,[1,1]) title(
双极性码功率谱图(dB)
xlabel(
f
)
ylabel(
功率
)
2、波形图：
1）占空比为25%单极性归零码波形及其功率谱。

2）
占空比为25%双极性归零码波形及其功率谱。

通过1）2）组对比发现，双极性归零码的功率谱没有离散的冲激，而单极性功率谱则有，这是因为单极性信号的均值不为零。

3）
占空比为50%单极性归零码波形及其功率谱。

4）
占空比为50%双极性归零码波形及其功率谱。

5）
占空比为75%单极性归零码波形及其功率谱。

6）
占空比为75%双极性归零码波形及其功率谱。