system_view抽样定理、PCM实验报告

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基于SystemView的通信原理软件实验

通信原理实验报告题目：基于SystemView的通信原理软件实验实验一低通抽样定理的验证1、实验目的：1、利用SystemView 模拟来验证低通抽样定理。

2、熟悉SystemView 的基本操作，学会基本的分析方法。

2、实验原理：奈奎斯特第一准则：∑∞-∞==+m s s T T m H )2(πω，sT πω≤||该式的物理意义是: 基带系统的传输特性沿ω轴平移sT mπ2),2,1,0( ±±=m 再相加起来，在区间),(ss T T ππ-叠加的结果为一条水平直线，即为一固定数值。

则理想低通信道的最高码元传输速率等于2W Baud 。

抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，对上限频率为f H 的低通型信号，低通抽样定理要求抽样频率应满足：其中，对于恒定频谱的冲激函数，通过低通滤波产生低通型信号，再进行低通抽样，最后滤波重建原始信号。

仿真分析时，三路信号的频率分别设为10Hz 、12Hz 和14Hz ，设置低通滤波器的上限频率为14Hz ，，低通抽样频率选为50Hz 。

3、实验步骤：(一)设置“时间窗”参数：● 运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 1.5秒； ● 采样频率：Sample Rate= 100Hz 。

(二)创建的仿真分析系统图：Hs f f 2≥(三)参数配置●信源：3组正弦，f1=10Hz.f2=12Hz.f3=14Hz●抽样：f= 50Hz●模拟低通滤波器：截止频率=50Hz●加法器：将3个信源信号叠加●乘法器：加入抽样●3个分析窗：三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号(四)运行并观察结果4、实验结果：运行后，获得的实验结果如下所示：分别为三路正弦相加获得的原信号、抽样获得的信号和恢复后获得的信号5、实验分析与讨论：当抽样频率小于最高频率的2倍时，由于无法获得原信号一个周期内的完整信息，所以在对信号恢复的会产生误差，如图显示会将两个波峰相连，形成一个波峰，而丢失掉原信号的信息，无法无失真的恢复。

SystemView实验报告（全）

SystemView实验报告（全）昆明理⼯⼤学（SystemView）实验报告实验名称：SystemView实验时间：20013 年 9 ⽉ 8⽇专业：11电信指导教师：⽂斯姓名：张鉴学号：201111102210 成绩：教师签名：⽂斯第⼀章SystemView的安装与操作⼀实验⽬的1、了解和熟悉Systemview 软件的基本使⽤；2、初步学习Systemview软件的图符库,能够构建简单系统。

⼆实验内容1、熟悉软件的⼯作界⾯；2、初步了解Systemview软件的图符库，并设定系统定时窗⼝；3、设计⼀些简单系统，观察信号频谱与输出信号波形。

三实验过程及结果1.1试⽤频率分别为f1=200HZ、f2=2000HZ的两个正弦信号源，合成⼀调制信号y(t)=5sin(2πf1t)*cos(2πf2t)，观察其频谱与输出信号波形。

注意根据信号的频率选择适当的系统采样数率。

画图过程：（1）设置系统定时，单击按钮，设置采样率20000Hz，采样点数512；（2）定义两个幅度分别为1V，5V，频率分别为200Hz，2000Hz的正弦和余弦信号源；（3）拖出乘法器及接收图符；（4）连线；（5）运⾏并分析单击按钮和。

仿真电路图：波形图如下：频谱图如下：结果分析：频率为200HZ 的信号与频率为2000HZ的信号f2相乘，相当于在频域内卷积，卷积结果为两个频率想加减，实现频谱的搬移，形成1800HZ和2200HZ的信号，因信号最⾼频率为2000HZ所以采⽤5000HZ的采样数率。

1.2将⼀正弦信号与⾼斯噪声相加后观察输出波形及其频谱。

由⼩到⼤改变⾼斯噪声的功率，重新观察输出波形及其频谱。

画图过程：（1）设置系统定时，单击按钮，设置采样率100Hz，采样点数128；（2）定义⼀个幅度为1V，频率为100Hz正弦信号源和⼀个⾼斯噪声；（3）拖出加法器及接收图符；（4）连线；（5）运⾏并分析单击按钮和；（6）在分析窗⼝下单击进⼊频谱分析窗⼝，再单击点OK分析频谱。

通信原理抽样定理实验报告

通信原理实验（五）实验一抽样定理实验项目一、抽样信号观测及抽样定理实验1、观测并记录抽样前后的信号波形，分别观测music和抽样输出。

由分析知，自然抽样后的结果如图，很明显抽样间隔相同，且抽样后的波形在其包络严格被原音乐信号所限制加权，与被抽样信号完全一致。

2、观测并记录平顶抽样前后信号的波形。

此结果为平顶抽样结果，仔细观察可发现与上一实验中的自然抽样有很大差距，即相同之处，其包络也由原信号所限制加权，但是在抽样信号的每个频率分量呈矩形，顶端是平的。

3、观测并对比抽样恢复后信号与被抽样信号的波形，并以100HZ为步进，减小A-OUT的频率，比较观测并思考在抽样脉冲频率为多少的情况下恢复信号有失真。

(1)9.0KHZ(2)7.7KHZ(3)7.0KHZ实验二 PCM 编译码实验实验项目一测试W681512的幅频特性1、将信号源频率从50HZ 到4000HZ ，用示波器接模块21的音频输出，观测信号的幅频特性。

在频率为9HZ 时的波形如上图，低通滤波器恢复出的信号与原信号基本一致，只是相位有了延时，约1/4个Ts ；逐渐减小抽样频率可知在7.7KHZ 左右，恢复信号出现了幅度的失真，且随着fs 的减小，失真越大。

上述现象验证了抽样定理，即，在信号的频率一定时，采样频率不能低于被采样信号的2倍，否则将会出现频谱的混(1)、4000HZ (2)、3500HZ(3)120HZ (4)50HZ在实验中仔细观察结果，可知，当信号源的频率由4000HZ不断下降到3000HZ 的过程中，信号的频谱幅度在不断地增加；在3000HZ~1500HZ的过程中，信号的幅度在一定范围内变化，但是没有特别大的差距；在1500HZ~50HZ的过程中，信号的幅度有极为明显的下降。

实验项目二 PCM编码规则实验1、以FS为触发，观测编码输入波形。

示波器的DIV档调节为100微秒。

图中分别为输入被抽样信号和抽样脉冲，观察可发现正弦波与编码对应。

SystemView抽样定理验证实验

实验四、抽样定理验证实验
一、实验目的
1、熟悉使用System View软件，了解各部分功能模块的操作和使用方法。

2、通过实验进一步掌握低通抽样定理的原理。

二、实验内容
用System View建立一个低通抽样定理仿真电路，通过观察各个模块输出波形变化，理解低通抽样定理原理。

三、思考题
1、观察仿真电路中各个模块输出波形变化，理解低通抽样定理原理。

2、调节抽样速率的大小（f＝80Hz、100Hz、200Hz），观察低通滤波器输出波形变化，理解变化原因。

观察模拟信号与抽样信号的功率谱密度，观察有何变化，说明原因。

四、电路构成
参数设置：
Token0：产生模拟信号（参数设置：Source――Periodic――Sinusoid，幅度1V，频率50HZ，相位0度）
Token1：Multiplier
Token2：产生抽样信号（参数设置：Source——Periodic——Pulse Train，幅度1V，频率100Hz，脉冲宽度0.000001，偏移0V，相位0度，抽样速率可调）
Token3：产生一个模拟低通滤波器，滤除高频信号，保留低频信号（参数设置：Operator——Filters/Systems——Linear Sys Filters，选择：Analog——Lowpass ——Butterworth，Lowcuttoff＝50Hz，No of Poles＝3，截止频率＝模拟信号最高频率）。

SYSTEMVIEW之PCM举例

13段折线在第一象限的压扩特性如下图所示：
编码：
采用8位折叠二进制码，对应有M=28=256个量化级。这需要将 13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级。
PCM的解码原理：
译码：包括以下两个动作，
D/A变换， PCM码变换成模拟信号
解压扩：采用一个与13段折线压扩特性பைடு நூலகம்反的解压扩器来恢复x ，
各图符参数设置如下表所示，系统时间设置：采样点数为1024，系统采样频率为100KHz。
仿真结果
若频率3.4k的正弦输入幅度修改为与其它正弦输入相同的2v，则仿真结果为：
即 x=f -1(y)。目标是恢复发送端PCM编码时刚完成采样时的信号。
低通：
通带要满足低通采样定理的要求。
PCM的System View仿真实现
目的：
抛开通信系统中的发射、信道、接收部分，只验证信源码中的PCM编解码功能的正确性。
实施：
验证系统中信号源为3个正弦信号相加模拟随机的语音信号；
PCM解码部分功能模块组成与上述原理解释中相同； PCM编码部分，功能模块从前向后按顺序由压扩器、
A/ D 转换器组成，这里的模块功能实现与上述原理解释中有什么区别吗？为什么？
PCM仿真的System View模型如下图所示：
上图中，模拟信号源是由3个频率分别为500Hz， 1500Hz，3400Hz的正弦信号相加组成；6号图符为压扩器；12号图符为解压扩器；13号图符为巴特沃斯模拟滤波器。
PCM解码包括如下三个过程：
译码：将数字PCM码变换成模拟信号，并去除编码过程中的变换，恢复采样后信号。
低通：从采样后信号恢复采样前信号形态。
放大：恢复原模拟信号电平。

SystemView实验报告

SystemView实验报告⽬录实验⼀模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM) (2)1、实验⽬的 (2)2、实验原理 (2)3、实验内容和结果 (3)4、实验结果分析 (7)5、实验总结 (8)实验⼆模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) (9)1、实验⽬的 (9)2、实验原理 (9)3、实验内容和结果 (10)4、实验结果分析 (16)5、实验总结 (16)实验三数字载波通信系统设计分析 --⼆进制频移键控系统(2FSK) (17)1、实验⽬的 (17)2、实验原理 (17)3、实验内容和结果 (18)4、实验结果分析 (31)5、实验总结 (31)参考书⽬ (31)实验⼀模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM)1、实验⽬的1)回顾AM调制及解调的基本原理2)应⽤SystemView设计模拟调制仿真系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性, 改变参数研究其抗噪特性. 进⼀步了解AM调制的原理和性能2、实验原理1) 调制任意的AM调制信号可以表⽰为 S am=c(t)m(t),当m(t)= A0+f(t);c(t)=cos(ωc t+θ0),且A0不为0时, 称为常规调制, 其时域表达式是;S am=c(t)m(t)=[A0+f(t)]cos(ωc t+θ0)其中A0是外加的为外加的直流分量, m(t)为调制信号, 可以是确知信号, 也可以是随机信号ωc, θ0分别为载波的⾓频率、初始相位, 为简便起见, 通常设为0. 常规AM通常⽤下图所⽰的系统来实现:图1.12) 解调解调可以⽤相⼲解调也可以⽤包络检波(⾮相⼲). 对于相⼲解调,S am(t)cosωc t=[A0+f(t)]cos2ωc t=[A0+f(t)](1+cos2ωc t)/2 ,因此只需要⽤⼀个跟载波信号同频同相的正弦波跟接受信号相乘再通过低通滤波器滤波即可以将原信号解调出来. ⽽对于⾮相⼲解调, 从S am(t)的表达式可以看出只需要对它进⾏包络检波即可将原信号解调出来. 当然, ⽤⾮相⼲解调时不可过调制, ⽽相⼲解调则可以. 这两种⽅法相⽐⽽⾔, ⾮相⼲解调更经济, 设备简单,⽽相⼲解调由于需要跟载波同频同相的信号, 因此设备⽐较复杂.3、实验内容和结果1) 实验连线图根据AM已调信号的公式S am=c(t)m(t)=A0cosωc t+f(t)cosωc t其中A0≥|f(t)| (采⽤相⼲解调不需要这个条件). 通过有噪声的信号后, 接收并利⽤相⼲解调⽅法进⾏解调, 这样就可以获得如下的原理图. 其中正弦信号源信号(图符7)幅度为1V, 频率为40Hz; 载波信号(图符0)幅度为1V, 频率为100Hz. 解调部分的本振源(图符14)与载波信号源的设置相同, 幅度为1V, 频率为100Hz. 低通滤波器(图符13)的截⽌频率为45Hz, 保留正弦信号源的频率40Hz, 并滤除了⾼频的分量, 这样得到的输出信号的幅值是输⼊信号的1/2.图1.22) 设置⾸先设置的总体的定时, 如下图所⽰. 采样的速率要相对⾼⼀点, 否则会出现错误. ⾸先设置⾼斯噪声为0.图1.33)实验波形图1.4 AM调制45Hz滤波左上和左下分别是正弦载波和输⼊待调制正弦信号. 右上为已调制信号, 右下为解调信号. 从上图可以看出, 该系统可以正常⼯作, 解调输出的幅值是输⼊信号的1/2.图1.5 AM调制45Hz滤波频谱频谱图位置与上⾯的信号波形图⼀致. 右上是已调制信号的频谱, 由于直流分量的存在,在信号的频谱中会出现三个尖顶. 分别对应载波频率, 载波频率与原始信号频率之差以及载波频率与原始信号频率之和. 从右下解调信号的频谱可知, 解调结果略有失真,但是基本与原信号相同.图1.6 AM调制70Hz滤波上图为将低通滤波器(图符13)截⽌频率改为70Hz时所得的波形图. 可见波形略有失真.4) 抗噪性能分析加⼊噪声, 噪声电压设置为1V.上图是加⼊噪声源后的输⼊信号, 调制信号和解调信号的波形.上图是待调制信号的振幅改为10V后的波形图(相当于提⾼信噪⽐).图1.9 AM调制70Hz滤波加噪声上图为将低通滤波器(图符13)截⽌频率改为70Hz时所得的波形图, 噪声电压1V, 待调制信号振幅1V.图1.10 AM调制70Hz滤波加噪声信号10待调制信号振幅改为10V后的波形图.4、实验结果分析1)频谱分析理论上正弦信号的频谱为单⼀频率, 但是图中可见, 该正弦的频率是⼀个范围, 在特定的频率上有⼀个尖顶. ⽽已调信号的频谱如前⾯所说, 是由三个分量构成, 这可由公式推导出:即调制信号与本振信号相成之后会有三个分量. ⽽经过解调后得到频谱理论上也是单⼀的频率, 与输⼊信号的频率相同, 但实际上也只是⼀个尖顶. 下图是输⼊频谱与输出频谱的对⽐, 可见在⾼斯噪声为1V时, 输⼊与输出信号的频谱⼤致相同, 但是由于噪声较⼤, 输出信号受噪声的影响较⼤, 故⽽会出现⼀些较⼤的波动.图1.11 待调制信号与解调信号频谱对⽐2) 抗噪声性能分析图1.4与图1.4表明, 加噪声后解调信号有所失真.图1.4与图1.9表明, 低通滤波器的截⽌频率越⼩, 对噪声的抑制作⽤就越好, 解调信号的失真就越⼩.图1.7, 图1.8与图1.9, 图1.10表明, 信噪⽐越⼤, 解调信号的失真就越⼩.综上所述, 提⾼信噪⽐和合理设置低通滤波器的截⽌频率可以有效地减⼩失真现象. 5、实验总结本实验是常规的振幅调制, 较为简单, 实验原理也很熟悉, 按照教材可以很快建⽴起这个系统并进⾏波形观察和频谱分析.通过这个实验我熟悉了波形与信号频谱的观察⽅法与观察技巧, 进⼀步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了AM调制与解调的原理.实验⼆模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) 1、实验⽬的1)回顾PAM调制及解调的基本原理2)应⽤SystemView设计数字传输系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性. 进⼀步了解PAM调制的原理和性能2、实验原理1)脉冲振幅调制(PAM)是利⽤冲击函数对原始信号进⾏抽样, 它是⼀种最基本的模拟脉冲调制, 它往往是模拟信号数字化过程中的必经之路.2)设基带脉冲信号的波形为m(t), 其频谱为M(f); ⽤这⼀信号对⼀个脉冲载波s(t)调幅.s(t)的周期为T s, 其频谱为S(f); 脉冲宽度为τ, 幅度为A; 并设抽样信号m s(t)是m(t)和s(t)的乘积. 则抽样信号m s(t)的频谱就是⼆者频谱的卷积:其中.图2.1中⽰出PAM调制过程的波形与频谱.s(t)的频谱包络|S(f)|的包络与sinc函数类似, 并且PAM信号m s(t)的频谱M s(f)包络|M s(f)|的包络也与sinc函数类似. 若s(t)的周期T≤1/2f H, 则采⽤⼀个截⽌频率f H的低通滤波器仍可以分离原模拟信号.图2.1脉冲振幅调制3)实验总体的电路如下图所⽰, 把输⼊信号与脉冲信号通过相乘器相乘, 这样在频域就达到了卷积的效果. 这样频谱就会分开, 如图2.1所⽰, 通过信道传输后再通过低通滤波器, 只要低通滤波器的截⽌频率f c＞f H就可以实现解调.图2.2 PAM原理3、实验内容和结果1) 实验连线图图2.3 PAM调制与解调如上图所⽰, 图中采⽤的是⾼斯信号源(图符12), 其幅值为1V. 两个低通滤波器(图符11与图符4)的截⽌频率均为150Hz, ⽽脉冲宽度1µs.增益(图符9)的⼤⼩为3. 信道噪声(图符14)先设置为0.1V. 经图符11滤波器输出的是原信号, 经图符2输出的是抽样调制信号, 经图符4输出的是解调信号.2) 观察波形和频谱◆波形: ⾸先设置脉冲(图符3)的频率为2000Hz.图2.42000Hz抽样波形图图2.4中, 上为⾼斯噪声经滤波后的输⼊波形. 中为抽样后的调制信号, 下为滤波解调后的输出波形.◆频谱图:图2.52000Hz抽样频谱图图2.5频谱图顺序与图2.4相同.◆波形和频谱对⽐图:图2.6 2000Hz采样输⼊输出波形对⽐图2.7 2000Hz采样输⼊输出频谱形对⽐从图2.6和图2.7可以看出, 输出波形和原波形相⽐形状基本相似, 只是略有延迟. 从频谱图也可以看出, 当频率⼩于150Hz(低通滤波器截⽌频率)时, 频谱图基本可以重合.3) 抽样频率与解调信号性能的关系⾸先将抽样频率改为500Hz.从图2.5的频谱图中可知, 输⼊信号的最⼤频率⼤约是500Hz(从低通滤波器截⽌频率150Hz来看, 输⼊信号的最⼤频率应该为150Hz, 但是因为滤波器并⾮理想, 事实上并不是这样, 不过读图可知, 500Hz频率之后的能量已经很⼩, 可以忽略), 这样抽样频率⼤于1000Hz时才能使抽样后的频谱信号⽆混叠.图2.8 500Hz输⼊输出波形对⽐图2.9 500Hz输⼊输出频谱对⽐图2.8和图2.9表明, 500Hz抽样时已经存在频域混叠. 从波形上来说已经有些失真, 但是⼤体形状还是符合的; 从频域观察, 这种失真表现的更加明显, 尤其是频率超过低通滤波器的截⽌频率150Hz之后的频谱图.◆其次将抽样频率改为5000Hz.此时可以认为没有频率混叠.图2.10 5000Hz输⼊输出波形对⽐图2.11 5000Hz输⼊输出频谱对⽐4) 观察噪声对信道传输的影响将噪声电压改为1V, 抽样频率仍为5000Hz, 观察波形和频谱图对⽐.图2.12 5000Hz加噪输⼊输出波形对⽐图2.13 5000Hz加噪输⼊输出频谱对⽐从图2.12可以看出来,噪声加⼤10倍对解调输出信号的影响很⼤, 波形失真较为严重. 图2.13频谱图也可以表明这个现象.4、实验结果分析1)当抽样频率是信号频率的两倍或以上的话, 所得的解调信号没有失真. 当抽样频率⼩于信号频率时, 解调信号有所失真.2)抽样频率较⾼时, 从频谱图可以看出, 其频率谱线更加贴近原信号的频率谱线, 表明失真较⼩.3)信噪⽐较低时噪声对信号的失真程度有很⼤影响.5、实验总结这次实验相⽐于上个实验略显复杂, 因此花费的功夫相对多⼀些. 主要的原因是遗忘了好多实验的原理. 仔细参考教材后, 做起来就简单多了.通过这个实验我更加熟悉了波形与信号频谱的观察⽅法与观察技巧, 进⼀步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了PAM调制与解调的原理, 对于抽样定理, 那奎斯特频率等也有了深刻的认识.实验三数字载波通信系统设计分析 --⼆进制频移键控系统(2FSK) 1、实验⽬的1)回顾2FSK调制及解调的基本原理.2)应⽤SystemView设计数字载波通信系统并分析系统性能.3)观察各点波形并分析频谱特性, 眼图等, 改变参数研究其抗噪特性, 分析BER曲线.进⼀步了解2FSK调制与解调的原理和性能.2、实验原理1) 简介数字调频⼜称移频键控, 简记为FSK, 它是载波频率随数字信号⽽变化的⼀种调制⽅式.利⽤基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的⼀种数字调制技术. 除具有两个符号的⼆进制频移键控之外, 尚有代表多个符号的多进制频移键控, 简称多频调制. 是⼀种⽤多个载波频率承载数字信息的调制类型.2)调制原理最常见的是⽤两个频率承载⼆进制1和0的双频FSK系统, 常⽤模拟调频法和键控法产⽣2FSK信号. 本实验采⽤2FSK调制, 利⽤键控法产⽣2FSK信号. 其实验原理图如下图图3.1(b)所⽰, 即通过⼆进制数据的0值与1值控制开关与哪⼀路频率信号接通, 这样0值与1值对应不同的频率, 达到调制的⽬的.图3.1 2FSK信号产⽣原理图3) 解调原理FSK信号的解调⽅法有相⼲解调, ⾮相⼲解调等. 在⾼斯⽩噪声信道环境下FSK滤波⾮相⼲解调性能较相⼲FSK的性能要差, 但在⽆线衰落环境下,FSK滤波⾮相⼲解调却表现出较好的稳健性. 在这个实验⾥我们采⽤的是⾼斯信道, 故采⽤相⼲解调⽅法.FSK相⼲解调要求恢复出传号频率与空号频率, 恢复出的载波信号分别与接收的FSK调制信号相乘, 然后通过低通滤波器滤除相乘后得到的⾼频分量, 保留低频分量. 相⼲FSK 解调框图如图2所⽰.图3.2 FSK相⼲解调原理图本实验采⽤键控法产⽣FSK信号, ⽤相⼲解调法解调FSK信号.3、实验内容和结果1)实验连线图图3.3 FSK调制与解调原理图中添加了⾼斯信源(初始噪声电压设为0V), 其中低频正弦信号为10Hz, ⾼频正弦信号为20Hz, 随机码为2Hz. 上⽀路带通滤波器为8Hz到12Hz, 下⽀路带通滤波器为18Hz 到22Hz, 上下⽀路的低通滤波器分别为10Hz和20Hz. 上下之路相加后经抽样判决得到解调信号.2) 波形与频谱◆波形图图3.4 各点波形观察图3.4中, 左上为输⼊随机码信号, 左中为2FSK调频信号, 左下为经抽样判决后的解调输出波形. 右侧的波形分别为上边路滤波输出(图符12), 下边路滤波输出(图符13)和上下之路相加输出(图符14). 从此图可见, 抽样判决输出的波形在没有噪声的情况下与原信号基本⼀致, 只是有⼀定的延时.◆频谱图。

抽样定理_实验报告

1. 了解电信号的采样方法与过程。

2. 理解信号恢复的方法。

3. 验证抽样定理的正确性。

二、实验原理抽样定理是信号处理中的一个基本原理，它指出：如果一个连续信号x(t)的频谱X(f)在频率域中满足带限条件，即X(f)在f=0到f=fm的范围内为有限值，且在f=fm之后为零，那么，只要采样频率fs大于2fm（其中fm是信号中最高频率分量的频率），则通过这些采样值就可以无失真地恢复出原信号。

三、实验设备与器材1. 信号与系统实验箱TKSS-C型。

2. 双踪示波器。

四、实验步骤1. 信号产生：使用信号与系统实验箱产生一个带限信号，其频谱在f=fm以下，在f=fm以上为零。

2. 采样：设置采样频率fs为fm的2倍以上，对产生的信号进行采样，得到采样序列。

3. 频谱分析：对采样序列进行频谱分析，观察其频谱特性。

4. 信号恢复：使用数字信号处理技术，对采样序列进行插值，恢复出原信号。

5. 波形比较：将恢复出的信号与原信号在示波器上进行比较，观察其波形差异。

五、实验结果与分析1. 采样序列的频谱分析：从实验结果可以看出，当采样频率fs大于2fm时，采样序列的频谱在f=fm以下与原信号的频谱相同，在f=fm以上为零，符合抽样定理的要求。

2. 信号恢复：通过插值恢复出的信号与原信号在示波器上显示的波形基本一致，说明在满足抽样定理的条件下，可以通过采样值无失真地恢复出原信号。

1. 通过本次实验，验证了抽样定理的正确性，加深了对信号采样与恢复方法的理解。

2. 在实际应用中，应根据信号的特点选择合适的采样频率，以确保信号采样后的质量。

3. 采样定理是信号处理中的基本原理，对于理解信号处理技术具有重要意义。

七、实验心得1. 本次实验使我深刻理解了抽样定理的基本原理，以及信号采样与恢复的方法。

2. 在实验过程中，我学会了使用信号与系统实验箱产生信号，以及进行频谱分析等基本操作。

3. 通过本次实验，我认识到理论与实践相结合的重要性，为今后的学习和工作打下了基础。

抽样定理和PCM调制解调实验报告

《通信原理》实验报告实验一：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与工程学院专业班级：通信工程1003班学生姓名：陈威同组学生：杨鑫成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日）华中科技大学武昌分校1、实验目的1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。

2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。

2、实验器材1、信号源模块一块2、①号模块一块3、60M双踪示波器一台4、连接线若干3、实验原理3.1基本原理1、抽样定理图3-1 抽样与恢复2、脉冲振幅调制（PAM）所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。

如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。

自然抽样平顶抽样)(tm)(tT图3-3 自然抽样及平顶抽样波形PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。

自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号ms化的规律（如图3-3所示）。

平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。

在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。

四、实验步骤1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。

双踪示波器，设置CH1通道为同步源。

2、观测PAM自然抽样波形。

（1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。

（2）将模块一上K1选到“自然”。

（3）关闭电源，连接表3-1 抽样实验接线表(5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。

在PAMCLK处观察被抽样信号。

CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。

图3-1 2KHz模拟信号图3-2 自然抽样PAM输出分析：抽样定理表明个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤Hf 21秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。

System View 实验报告

目录实验一模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM) (2)1、实验目的 (2)2、实验原理 (2)3、实验内容和结果 (3)4、实验结果分析 (7)5、实验总结 (8)实验二模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) (9)1、实验目的 (9)2、实验原理 (9)3、实验内容和结果 (10)4、实验结果分析 (16)5、实验总结 (16)实验三数字载波通信系统设计分析 --二进制频移键控系统(2FSK) (17)1、实验目的 (17)2、实验原理 (17)3、实验内容和结果 (18)4、实验结果分析 (31)5、实验总结 (31)参考书目 (31)实验一模拟调制系统设计分析--振幅调制系统(常规AM)1、实验目的1)回顾AM调制及解调的基本原理2)应用SystemView设计模拟调制仿真系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性, 改变参数研究其抗噪特性. 进一步了解AM调制的原理和性能2、实验原理1) 调制任意的AM调制信号可以表示为 S am=c(t)m(t),当m(t)= A0+f(t);c(t)=cos(ωc t+θ0),且A0不为0时, 称为常规调制, 其时域表达式是;S am=c(t)m(t)=[A0+f(t)]cos(ωc t+θ0)其中A0是外加的为外加的直流分量, m(t)为调制信号, 可以是确知信号, 也可以是随机信号ωc, θ0分别为载波的角频率、初始相位, 为简便起见, 通常设为0. 常规AM通常用下图所示的系统来实现:图1.12) 解调解调可以用相干解调也可以用包络检波(非相干). 对于相干解调,S am(t)cosωc t=[A0+f(t)]cos2ωc t=[A0+f(t)](1+cos2ωc t)/2 ,因此只需要用一个跟载波信号同频同相的正弦波跟接受信号相乘再通过低通滤波器滤波即可以将原信号解调出来. 而对于非相干解调, 从S am(t)的表达式可以看出只需要对它进行包络检波即可将原信号解调出来. 当然, 用非相干解调时不可过调制, 而相干解调则可以. 这两种方法相比而言, 非相干解调更经济, 设备简单, 而相干解调由于需要跟载波同频同相的信号, 因此设备比较复杂.3、实验内容和结果1) 实验连线图根据AM已调信号的公式S am=c(t)m(t)=A0cosωc t+f(t)cosωc t其中A0≥|f(t)| (采用相干解调不需要这个条件). 通过有噪声的信号后, 接收并利用相干解调方法进行解调, 这样就可以获得如下的原理图. 其中正弦信号源信号(图符7)幅度为1V, 频率为40Hz; 载波信号(图符0)幅度为1V, 频率为100Hz. 解调部分的本振源(图符14)与载波信号源的设置相同, 幅度为1V, 频率为100Hz. 低通滤波器(图符13)的截止频率为45Hz, 保留正弦信号源的频率40Hz, 并滤除了高频的分量, 这样得到的输出信号的幅值是输入信号的1/2.图1.22) 设置首先设置的总体的定时, 如下图所示. 采样的速率要相对高一点, 否则会出现错误. 首先设置高斯噪声为0.图1.33)实验波形图1.4 AM调制45Hz滤波左上和左下分别是正弦载波和输入待调制正弦信号. 右上为已调制信号, 右下为解调信号. 从上图可以看出, 该系统可以正常工作, 解调输出的幅值是输入信号的1/2.图1.5 AM调制45Hz滤波频谱频谱图位置与上面的信号波形图一致. 右上是已调制信号的频谱, 由于直流分量的存在,在信号的频谱中会出现三个尖顶. 分别对应载波频率, 载波频率与原始信号频率之差以及载波频率与原始信号频率之和. 从右下解调信号的频谱可知, 解调结果略有失真, 但是基本与原信号相同.图1.6 AM调制70Hz滤波上图为将低通滤波器(图符13)截止频率改为70Hz时所得的波形图. 可见波形略有失真.4) 抗噪性能分析加入噪声, 噪声电压设置为1V.上图是加入噪声源后的输入信号, 调制信号和解调信号的波形.上图是待调制信号的振幅改为10V后的波形图(相当于提高信噪比).图1.9 AM调制70Hz滤波加噪声上图为将低通滤波器(图符13)截止频率改为70Hz时所得的波形图, 噪声电压1V, 待调制信号振幅1V.图1.10 AM调制70Hz滤波加噪声信号10待调制信号振幅改为10V后的波形图.4、实验结果分析1)频谱分析理论上正弦信号的频谱为单一频率, 但是图中可见, 该正弦的频率是一个范围, 在特定的频率上有一个尖顶. 而已调信号的频谱如前面所说, 是由三个分量构成, 这可由公式推导出:即调制信号与本振信号相成之后会有三个分量. 而经过解调后得到频谱理论上也是单一的频率, 与输入信号的频率相同, 但实际上也只是一个尖顶. 下图是输入频谱与输出频谱的对比, 可见在高斯噪声为1V时, 输入与输出信号的频谱大致相同, 但是由于噪声较大, 输出信号受噪声的影响较大, 故而会出现一些较大的波动.图1.11 待调制信号与解调信号频谱对比2) 抗噪声性能分析图1.4与图1.4表明, 加噪声后解调信号有所失真.图1.4与图1.9表明, 低通滤波器的截止频率越小, 对噪声的抑制作用就越好, 解调信号的失真就越小.图1.7, 图1.8与图1.9, 图1.10表明, 信噪比越大, 解调信号的失真就越小.综上所述, 提高信噪比和合理设置低通滤波器的截止频率可以有效地减小失真现象. 5、实验总结本实验是常规的振幅调制, 较为简单, 实验原理也很熟悉, 按照教材可以很快建立起这个系统并进行波形观察和频谱分析.通过这个实验我熟悉了波形与信号频谱的观察方法与观察技巧, 进一步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了AM调制与解调的原理.实验二模拟信号的数字传输系统设计分析 --脉冲振幅调制系统(PAM) 1、实验目的1)回顾PAM调制及解调的基本原理2)应用SystemView设计数字传输系统并分析系统性能3)观察各点波形并分析频谱特性. 进一步了解PAM调制的原理和性能2、实验原理1)脉冲振幅调制(PAM)是利用冲击函数对原始信号进行抽样, 它是一种最基本的模拟脉冲调制, 它往往是模拟信号数字化过程中的必经之路.2)设基带脉冲信号的波形为m(t), 其频谱为M(f); 用这一信号对一个脉冲载波s(t)调幅.s(t)的周期为T s, 其频谱为S(f); 脉冲宽度为τ, 幅度为A; 并设抽样信号m s(t)是m(t)和s(t)的乘积. 则抽样信号m s(t)的频谱就是二者频谱的卷积:其中.图2.1中示出PAM调制过程的波形与频谱.s(t)的频谱包络|S(f)|的包络与sinc函数类似, 并且PAM信号m s(t)的频谱M s(f)包络|M s(f)|的包络也与sinc函数类似. 若s(t)的周期T≤1/2f H, 则采用一个截止频率f H的低通滤波器仍可以分离原模拟信号.图2.1脉冲振幅调制3)实验总体的电路如下图所示, 把输入信号与脉冲信号通过相乘器相乘, 这样在频域就达到了卷积的效果. 这样频谱就会分开, 如图2.1所示, 通过信道传输后再通过低通滤波器, 只要低通滤波器的截止频率f c＞f H就可以实现解调.图2.2 PAM原理3、实验内容和结果1) 实验连线图图2.3 PAM调制与解调如上图所示, 图中采用的是高斯信号源(图符12), 其幅值为1V. 两个低通滤波器(图符11与图符4)的截止频率均为150Hz, 而脉冲宽度1μs.增益(图符9)的大小为3. 信道噪声(图符14)先设置为0.1V. 经图符11滤波器输出的是原信号, 经图符2输出的是抽样调制信号, 经图符4输出的是解调信号.2) 观察波形和频谱◆波形: 首先设置脉冲(图符3)的频率为2000Hz.图2.42000Hz抽样波形图图2.4中, 上为高斯噪声经滤波后的输入波形. 中为抽样后的调制信号, 下为滤波解调后的输出波形.◆频谱图:图2.52000Hz抽样频谱图图2.5频谱图顺序与图2.4相同.◆波形和频谱对比图:图2.6 2000Hz采样输入输出波形对比图2.7 2000Hz采样输入输出频谱形对比从图2.6和图2.7可以看出, 输出波形和原波形相比形状基本相似, 只是略有延迟. 从频谱图也可以看出, 当频率小于150Hz(低通滤波器截止频率)时, 频谱图基本可以重合.3) 抽样频率与解调信号性能的关系首先将抽样频率改为500Hz.从图2.5的频谱图中可知, 输入信号的最大频率大约是500Hz(从低通滤波器截止频率150Hz来看, 输入信号的最大频率应该为150Hz, 但是因为滤波器并非理想, 事实上并不是这样, 不过读图可知, 500Hz频率之后的能量已经很小, 可以忽略), 这样抽样频率大于1000Hz时才能使抽样后的频谱信号无混叠.图2.8 500Hz输入输出波形对比图2.9 500Hz输入输出频谱对比图2.8和图2.9表明, 500Hz抽样时已经存在频域混叠. 从波形上来说已经有些失真, 但是大体形状还是符合的; 从频域观察, 这种失真表现的更加明显, 尤其是频率超过低通滤波器的截止频率150Hz之后的频谱图.◆其次将抽样频率改为5000Hz.此时可以认为没有频率混叠.图2.10 5000Hz输入输出波形对比图2.11 5000Hz输入输出频谱对比4) 观察噪声对信道传输的影响将噪声电压改为1V, 抽样频率仍为5000Hz, 观察波形和频谱图对比.图2.12 5000Hz加噪输入输出波形对比图2.13 5000Hz加噪输入输出频谱对比从图2.12可以看出来,噪声加大10倍对解调输出信号的影响很大, 波形失真较为严重. 图2.13频谱图也可以表明这个现象.4、实验结果分析1)当抽样频率是信号频率的两倍或以上的话, 所得的解调信号没有失真. 当抽样频率小于信号频率时, 解调信号有所失真.2)抽样频率较高时, 从频谱图可以看出, 其频率谱线更加贴近原信号的频率谱线, 表明失真较小.3)信噪比较低时噪声对信号的失真程度有很大影响.5、实验总结这次实验相比于上个实验略显复杂, 因此花费的功夫相对多一些. 主要的原因是遗忘了好多实验的原理. 仔细参考教材后, 做起来就简单多了.通过这个实验我更加熟悉了波形与信号频谱的观察方法与观察技巧, 进一步熟悉了systemview这个软件, 并且复习了PAM调制与解调的原理, 对于抽样定理, 那奎斯特频率等也有了深刻的认识.实验三数字载波通信系统设计分析 --二进制频移键控系统(2FSK) 1、实验目的1)回顾2FSK调制及解调的基本原理.2)应用SystemView设计数字载波通信系统并分析系统性能.3)观察各点波形并分析频谱特性, 眼图等, 改变参数研究其抗噪特性, 分析BER曲线.进一步了解2FSK调制与解调的原理和性能.2、实验原理1) 简介数字调频又称移频键控, 简记为FSK, 它是载波频率随数字信号而变化的一种调制方式.利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术. 除具有两个符号的二进制频移键控之外, 尚有代表多个符号的多进制频移键控, 简称多频调制. 是一种用多个载波频率承载数字信息的调制类型.2)调制原理最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统, 常用模拟调频法和键控法产生2FSK信号. 本实验采用2FSK调制, 利用键控法产生2FSK信号. 其实验原理图如下图图3.1(b)所示, 即通过二进制数据的0值与1值控制开关与哪一路频率信号接通, 这样0值与1值对应不同的频率, 达到调制的目的.图3.1 2FSK信号产生原理图3) 解调原理FSK信号的解调方法有相干解调, 非相干解调等. 在高斯白噪声信道环境下FSK滤波非相干解调性能较相干FSK的性能要差, 但在无线衰落环境下,FSK滤波非相干解调却表现出较好的稳健性. 在这个实验里我们采用的是高斯信道, 故采用相干解调方法.FSK相干解调要求恢复出传号频率与空号频率, 恢复出的载波信号分别与接收的FSK调制信号相乘, 然后通过低通滤波器滤除相乘后得到的高频分量, 保留低频分量. 相干FSK 解调框图如图2所示.图3.2 FSK相干解调原理图本实验采用键控法产生FSK信号, 用相干解调法解调FSK信号.3、实验内容和结果1)实验连线图图3.3 FSK调制与解调原理图中添加了高斯信源(初始噪声电压设为0V), 其中低频正弦信号为10Hz, 高频正弦信号为20Hz, 随机码为2Hz. 上支路带通滤波器为8Hz到12Hz, 下支路带通滤波器为18Hz 到22Hz, 上下支路的低通滤波器分别为10Hz和20Hz. 上下之路相加后经抽样判决得到解调信号.2) 波形与频谱◆波形图图3.4 各点波形观察图3.4中, 左上为输入随机码信号, 左中为2FSK调频信号, 左下为经抽样判决后的解调输出波形. 右侧的波形分别为上边路滤波输出(图符12), 下边路滤波输出(图符13)和上下之路相加输出(图符14). 从此图可见, 抽样判决输出的波形在没有噪声的情况下与原信号基本一致, 只是有一定的延时.◆频谱图图3.5 各点频谱观察图3.6 输入信号和解调信号频谱对比图3.5中, 左上是2FSK原信号频谱, 左下是抽样判决解调输出频谱, 右上是调制输出频谱, 右下是双路相加输出频谱. 从图3.6的频谱对比可知, 无噪声情况下, 解调信号与原信号的频谱基本相似.3)眼图的观察◆原理图图3.7 眼图观察图3.7中, 从图符26经简单设置可以观察到眼图.◆设置图图3.8 时间切片设置在低通滤波器之后, 接收器图符之前加了一个抽样器图符, 用来调整采样率以配合SystemView接收计算器的时间切片绘图功能来观察眼图. 时间切片功能可以把接收计算器在多个时间段内记录到的数据重叠起来显示. 时间段的起始位置和长度都可以由计算器窗口设置. 为满足时间切片周期和码元同步并且能完整地观察到一个眼图的要求,一般将时间切片的长度设置为当前采样率下采样周期的两倍长. 这里将采样频率设置为2Hz, 采样周期为0.5s, 则时间切片应设为1s. 时间切片的设置如图3.8所示, 在接受计算器窗口下选择“Style”项, 再输入“Time Slice”的参数. 确定退出后即可看到眼图.◆眼图和简单分析图3.9 眼图与噪声图3.9中, 上为无噪声情况下的眼图,中为大信噪比情况下的眼图, 下为小信噪比情况下的眼图.上图中, 在没有高斯噪声时, 眼图是清晰简洁的眼形状, 而随着噪声的加大, 可以观察到眼图线条开始变得凌乱, 而且眼图的“眼睛”张开的幅度变小, 即噪声容限下降, 对应输出波形, 就是信号受噪声的影响加大, 愈加不容易分辨.4) 抗噪声性能◆大信噪比图3.10 大信噪比情况下波形图3.10中, 上为输入随机码, 中为解调输出输出波形, 下为双路相加输出(图符14).]图3.11 大信噪比调制信号波形图3.11为调制信号的波形(图符4), 由图中可见, 由于噪声的影响, 调制信号的波形已经很难分辨, 但是经过滤波等操作后还是可以分辨并解调出来的.◆小信噪比图3.12 信噪比调制信号波形图3.12的顺序同图3.10.可见, 信噪比减小时, 信号失真变得明显, 解调信号中有一些无关谱线.◆大信噪比情况下加大低通滤波器的截止频率图3.13 低通截止加倍波形图上图表明, 低通截止频率加倍后, 波形失真更加明显, 解调信号的无关谱线也有很多.5) BER曲线◆实验连线图图3.14 原理图BER分析的原理图如上图所示, 由图可见, 实验在2FSK原理图基础上增加了一些模块,如延迟模块,比特误码率延迟BER模块, 停止接收计算器等, 以下就实验步骤和各部分模块进行分析(此时各个信号的频率和滤波器的参数等也有改动, 但是这与观察BER曲线无关, 故不再详细说明).◆设置-1-设置高斯噪声constant parameter项选择density in 1 ohm, density(W/Hz)选择500e-6, 如下图示.图3.15 高斯噪声设置图-2-设置BER计算器No.Trials为对比试验的比特数, 通常这个取值具有一定的要求. 如果希望测出1e-4的BER, 则至少进行1e+5的对比试验, 这样经过统计得到的BER才比较可信. 同时也必须将系统定时中每个仿真循环的采样数设得足够大. 在这个仿真实验中, 我们设“No.Trials”为10000, 系统定时中的每个循环采样点数为40000, 循环次数设置为10次. 注意, 系统定时中的采样点数必须大于No.Trials的值. 图中“Threshold”值为参考信号与解调信号差异的门限值, 这里设为0.5, 当二者之差大于该值判为错, BER计数器累计1, 小于该值时则判为正确. “Offset”为时间偏移量, 该值决定系统从什么时候开始进行比较试验. 通常无延时置为0, 但是对某些具有滤波器、寄存器延时的系统则需要对原始信号进行精确延时后才能与解调信号进行比较, 因此必须在延时结束后才能进行对照比较. 设置如下.图3.16 BER计算器设置图-3-设置停止计数器连接BER计数器的输出到接收计算器图符时, 必须选择三种输出之一, 其中选择0: BER 为实时BER值, 选择1: Cummulative Avg为BER的累计均值, 选择2: Total Errors为错误总数. 图符25为停止接收计数器图符. 它的功能是当输入超过设定的门限值时, 停止本次仿真, 如果系统设置为多循环则进入下一循环的仿真运算. 这里设置为多次循环,并将系统定时中的No.of System loops设置为10. 在BER仿真原理图中, 还有一个终值接收计算器(图符24), 它与BER计数器的累计均值输出端(输出1)连接, 当仿真进行时, 每一个循环结束时会显示本次循环的BER均值, 该值也是用于计算BER/SNR曲线的基础, 只有利用该计算器的数据才能绘出所需的BER曲线. 设置如下.图3.17 停止计数器设置图-4-输入延迟信号设置由实验的观测图以及上面的理论可知, 输出信号和输入信号相比有一定的延迟, 这个延时可以用以下的方法求得.图3.18 输入延迟时间的计算用输入信号与输出信号之间交叉相关运算来求出其系统群延时. 进入System View的分析窗口, 按分析按钮, 选择分析运算的交叉相关(cross-correlation)功能, 如图3.18左上图所示, 其右边的两栏选择相应的计算器(图符4和图符18). 点击OK即出现左下方的相关计算图形.按工具条上的统计按钮, 出现图3.18右侧的统计窗口, 图中的W7即为所得, 观察可知,最大值出现在1.4e-3, 为相应的时延. 在BER分析原理图中将延时器(图符28)的延时时间修改为1.4e-3.-5-全局变量设置通过上述设置, 一个简单的高斯噪声信道的BER测试模型就基本设置完毕. 但此时并不能绘出完整正确的BER/SNR曲线, 还必须将噪声增益控制与系统循环次数进行全局变量关联, 使信道的信噪比(SNR)由0dB开始逐步加大, 即噪声逐步减小. 每次减小的步长与循环次数有关. 设置全局变量的方法是, 单击主菜单的“Tools”选项, 选择“Global Parameter Links”. 点击All Tokens出现所有选项, 选择增益(Gain), 设置每次信噪比递增1dB, 即噪声减小1dB, 则在相应的定义栏将F[Gi,Vi]的值置为-cl. 这里的cl为系统变量“current system loop”系统循环次数.◆观察BER曲线点击Analysis window, 点击按钮, 出现sink calculator面板, 选择“Style”功能中的“BER Plot”. 设置起始信噪比为1dB, 增量“Increment”值为1(必须与预先设置的增益关联一致). 在选择计算窗口“Select one window”中, 选择刚刚获得的系统累计误码率均值相对时间的关系曲线的窗口, 点击OK, 即可获得所需的BER/SNR曲线如下图.图3.19 BER曲线与标准2FSK的BER曲线对比, 设置图和对比图如下.图3.20 对比观察设置图图3.21由上图可见, 实际所测得的BER曲线呈单调递减趋势, 这与实际理论相符, 但是波形有所失真, 尤其是在信噪比越来越高的情况下.4、实验结果分析1)频谱, 眼图: 加大噪声后波形失真更加严重. 抽样判决输出线条有些地方变粗, 出现无关谱线.2)信噪比下降, 截止频率增加导致波形失真. 抽样判决解调信号中中出现一些额外的谱线.3)BER曲线: 随着信噪比的提高, 误码率单调下降, 但是与理论值有一定的差异. 而随着信噪比的越来越高, 差异似乎更大, 这个是因为在实际的系统中滤波器不是理想的, 像带通滤波器和低通滤波器是巴特沃斯滤波器, 并非理想的矩形, 有一定的波纹和缓冲带,这会附加一些频带外噪声. 同时, 之前获得的延时时间也不是完全准确的, 也会导致一定的附加噪声.5、实验总结本实验与前两个相比难度加大不少, 尤其是考虑到还要观察眼图和BER曲线. 至于观察波形, 频谱和进行误差分析, 因为有前面的经验, 进行起来比较顺利. 对于眼图, 主要的还是设置好参数, 设置好参数后就没有什么难度了. 而BER曲线则复杂得多, 尝试了很多次, 得到的曲线总是随机的而不是单调递减的. 在借鉴了同学的经验之后对原图做了很多改动, 比如进行延时时间的测量, 改小噪声, 更换若干元件等, 最后终于得到一条单调递减的曲线.此次实验使我更加熟悉systemview的使用, 而且复习了2FSK的调制与借条原理, 更重要的是掌握了观察眼图和获得BER曲线的方法, 受益匪浅.参考书目樊昌信.通信原理(第6版).北京:国防工业出版社,2008.李东生,左洪浩. SystemView系统设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.31。

pcm实验报告

pcm实验报告PCM实验报告一、引言PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制技术是一种将模拟信号转换成数字信号的方法，广泛应用于音频、视频和通信领域。

本实验旨在探究PCM技术的原理和应用，并通过实验验证其性能。

二、实验目的1. 了解PCM技术的基本原理；2. 掌握PCM编码和解码的方法；3. 分析PCM编码中的量化误差，并评估其对信号质量的影响；4. 实现PCM编码解码的算法，并验证其正确性。

三、实验原理1. PCM编码原理PCM编码过程主要包括采样、量化和编码三个步骤。

首先，模拟信号经过采样器以一定的频率进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的样值。

然后，采样值经过量化器进行量化处理，将连续的幅度值转换为离散的量化级别。

最后，量化后的数值通过编码器进行编码，生成对应的二进制码流。

2. PCM解码原理PCM解码过程与编码相反，主要包括解码和重构两个步骤。

首先，接收到的PCM码流通过解码器进行解码，将二进制码流转换为量化级别。

然后，解码后的量化级别通过重构器进行重构，恢复为连续的模拟信号。

四、实验步骤1. 实现PCM编码算法根据PCM编码原理，编写程序实现采样、量化和编码的过程。

通过输入模拟信号，输出对应的PCM码流。

2. 实现PCM解码算法根据PCM解码原理，编写程序实现解码和重构的过程。

通过输入PCM码流，输出对应的模拟信号。

3. 信号质量评估通过对比原始模拟信号和解码后的模拟信号，分析量化误差对信号质量的影响。

采用信噪比（SNR）作为评估指标，计算解码后信号与原始信号之间的信噪比。

五、实验结果与分析1. PCM编码结果将一段音频信号输入PCM编码算法，得到对应的PCM码流。

通过观察PCM码流的波形和频谱，可以验证编码的正确性。

2. PCM解码结果将PCM码流输入PCM解码算法，得到对应的模拟信号。

通过比较解码后的模拟信号与原始信号的波形和频谱，评估解码算法的准确性。

3. 信号质量评估结果根据解码后的模拟信号和原始信号计算信噪比，得到评估结果。

抽样定理和PCM调制解调实验报告

2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。

如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。

自然抽样平顶抽样)(tm)(tT图3-3 自然抽样及平顶抽样波形PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。

自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号ms化的规律（如图3-3所示）。

平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。

在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。

四、实验步骤1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。

双踪示波器，设置CH1通道为同步源。

2、观测PAM自然抽样波形。

（1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。

（2）将模块一上K1选到“自然”。

（3）关闭电源，连接表3-1 抽样实验接线表(5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。

在PAMCLK处观察被抽样信号。

CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。

抽样定理分析实验报告

一、实验目的1. 深入理解抽样定理的基本原理和适用条件。

2. 通过MATLAB仿真实验，验证抽样定理的正确性。

3. 分析不同采样频率对信号恢复的影响，探讨采样频率对信号质量的影响。

4. 掌握利用MATLAB进行信号处理和频谱分析的方法。

二、实验原理抽样定理是信号与系统理论中的一个重要概念，它指出：如果一个带限信号（即其频谱在有限频率范围内非零）以高于其最高频率两倍（或更高）的频率进行采样，则采样后的信号可以无失真地恢复原信号。

三、实验仪器与软件1. 实验仪器：无。

2. 实验软件：MATLAB。

四、实验步骤1. 生成一个带限信号，如正弦波信号。

2. 设置不同的采样频率，如最高频率的两倍、四倍、六倍等。

3. 对信号进行采样，得到采样序列。

4. 对采样序列进行频谱分析，绘制其幅频曲线。

5. 将采样序列通过逆采样操作恢复原信号。

6. 对恢复的信号进行频谱分析，观察与原信号的频谱是否一致。

五、实验结果与分析1. 不同采样频率对信号恢复的影响实验结果显示，当采样频率低于信号最高频率的两倍时，恢复的信号与原信号存在较大差异，信号失真严重。

当采样频率等于信号最高频率的两倍时，恢复的信号与原信号基本一致，信号失真很小。

当采样频率高于信号最高频率的两倍时，恢复的信号与原信号仍然一致，但信号质量略有提高。

2. 采样频率对信号质量的影响从实验结果可以看出，采样频率越高，恢复的信号质量越好。

这是因为采样频率越高，采样点越密集，能够更准确地反映信号的波形。

但是，采样频率过高也会导致数据量增加，增加存储和传输负担。

3. 抽样定理的验证实验结果验证了抽样定理的正确性。

当采样频率高于信号最高频率的两倍时，采样后的信号可以无失真地恢复原信号。

六、实验结论1. 抽样定理是信号与系统理论中的一个重要概念，对于信号处理和通信领域具有重要意义。

2. 采样频率对信号恢复的质量有重要影响，采样频率越高，恢复的信号质量越好。

3. 利用MATLAB进行信号处理和频谱分析是有效的方法，可以方便地验证抽样定理。

北邮通信原理实验基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

北京邮电大学实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告班级：2013211124专业：信息工程姓名：曹爽成绩：目录实验一：抽样定理 (3)一、实验目的 (3)二、实验要求 (3)三、实验原理 (3)四、实验步骤和结果 (3)五、实验总结和讨论 (9)实验二：验证奈奎斯特第一准则 (10)一、实验目的 (10)二、实验要求 (10)三、实验原理 (10)四、实验步骤和结果 (10)五、实验总结和讨论 (19)实验三：16QAM的调制与解调 (20)一、实验目的 (20)二、实验要求 (20)三、实验原理 (20)四、实验步骤和结果 (21)五、实验总结和讨论 (33)心得体会和实验建议 (34)实验一：抽样定理一、实验目的1. 掌握抽样定理。

2. 通过时域频域波形分析系统性能。

二、实验要求改变抽样速率观察信号波形的变化。

三、实验原理一个频率限制在0f 的时间连续信号()m t ，如果以012S T f的间隔进行等间隔均匀抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全还原确定。

四、实验步骤和结果1. 按照图1.4.1所示连接电路，其中三个信号源设置频率值分别为10Hz 、15Hz 、20Hz ，如图1.4.2所示。

图1.4.1 连接框图图1.4.2 信号源设置，其余两个频率值设置分别为15和202.由于三个信号源最高频率为20Hz，根据奈奎斯特抽样定理，最低抽样频率应为40Hz，才能恢复出原信号，所以设置抽样脉冲为40Hz，如图1.4.3。

图1.4.3 抽样脉冲设置3.之后设置低通滤波器，设置数字低通滤波器为巴特沃斯滤波器（其他类型的低通滤波器也可以，影响不大），截止频率设置为信号源最高频率值20Hz，如图1.4.4。

图1.4.4 滤波器设置4.为了仿真效果明显，设置系统时间如图1.4.5所示。

图1.4.5 系统时间设置5.之后开始仿真，此时选择抽样速率恰好等于奈奎斯特抽样频率，仿真结果如图1.4.6所示，图中最上面的Sink4是相加后的输入信号波形，中间的Sink8是输入信号乘以抽样脉冲之后的波形，最下面的Sink9是低通滤波恢复后的波形。

基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

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
班级：2011211128
专业：信息工程
姓名：杜建民
学号：2011210763
实验一：抽样定理的验证
一、实验目的
1、掌握抽样定理
2. 通过时域频域波形分析系统性能
二、实验结果
各模块的连接如图：
设置各模块参数：
三个基带信号的频率从上到下分别设置为10hz、12hz、14hz。

抽样信号频率设置为28hz，即2*14hz。

（由抽样定理知，）将低通滤波器频率设置为14hz，则将恢复第三个信号（其频率为14hz）进行系统定时设置，起始时间设为0，终止时间设为1s.抽样率设为1khz。

三个sin函数：
系统时钟设置：
脉冲：
低通滤波器：
最终波形：
最上面的图为原基带信号波形，中间图为抽样后的信号波形，最下面的图为最终恢复的信号波形。

三、实验分析及总结
从实验结果可以看出，抽样频率为30hz，原基带信号的频率为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。

由此可知，如果每秒对基带模拟信号均匀抽样不少于2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。

通过本次试验，我们用systemview验证了抽样定理，我简单试了试当抽样信号小于28hz的情况，通过波形可以看出最后恢复的波
形和原波形相比发生了严重失真，更加深入理解了抽样定理。

通信原理pcm实验报告

通信原理pcm实验报告通信原理PCM实验报告一、实验目的本实验旨在通过实践操作，深入理解脉冲编码调制（PCM）的原理和应用，并掌握PCM信号的产生和解调方法。

二、实验原理PCM是一种数字通信技术，通过将模拟信号转换为数字信号，实现信号的传输和处理。

PCM的基本原理是将连续的模拟信号进行采样、量化和编码，使之转换为离散的数字信号，然后再通过解码和重构，将数字信号转换为与原信号相似的模拟信号。

三、实验步骤1. 准备工作：a. 连接实验仪器：将信号源与示波器相连，示波器与编码解码器相连。

b. 调节信号源：设置信号源的频率和幅度，使之适合实验要求。

2. 信号采样：a. 打开示波器，选择合适的时间基准和触发方式。

b. 调节示波器的水平和垂直幅度，使得信号波形清晰可见。

c. 通过示波器触发功能，采集模拟信号的样本。

3. 信号量化：a. 将采样得到的模拟信号通过编码解码器进行量化处理。

b. 调节编码解码器的量化步长和量化级别，使得数字信号能够准确地表示原信号。

4. 信号编码：a. 将量化后的数字信号通过编码解码器进行编码处理。

b. 调节编码解码器的编码方式和编码速率，使得编码后的信号能够方便传输和解码。

5. 信号解码：a. 将编码后的数字信号通过编码解码器进行解码处理。

b. 调节编码解码器的解码方式和解码速率，使得解码后的信号能够准确地还原为原信号。

6. 信号重构：a. 将解码后的数字信号通过编码解码器进行重构处理。

b. 调节编码解码器的重构滤波器和重构参数，使得重构后的信号能够与原信号相似。

四、实验结果与分析通过实验操作，我们成功地实现了PCM信号的产生和解调。

经过采样、量化、编码、解码和重构等步骤，原始的模拟信号被转换为数字信号，并通过解码和重构后恢复为与原信号相似的模拟信号。

在实验过程中，我们发现信号的采样频率和量化级别对信号的还原质量有着重要影响。

较高的采样频率和较大的量化级别可以提高信号的还原精度，但同时也会增加数据传输和处理的复杂度。

通信系统原理实验报告——抽样、量化和PCM编译码

记
录
第2页
实
验
结
果
及
分
析
问
题
及
答
案
问题1：改变基带信号幅度时，波形是否变化？
问题2：当编码输入信号的的频率大于3400Hz或小于300Hz时，波形是否变化？为什么？
问题3：试分析为什么实验时观察到的PCM编码信号码型总是变化的？
答案：
收
获
与
体
会
实验数据记录：
实验结果与分析：
问题答案：
收获与体会：
实验名称
抽样、量化和PCM编译码
所用仪器
设备
示波器RIGOL DS1102E，LTE-TX-06A通信原理综合实验箱
实验目的
要求
1.掌握自然抽样和平顶抽样的实现方法，理解实际抽样系统。
2.掌握PCM编译码原理。
实
验
内
容
1.用示波器观察抽样信号与基带信号的关系。
2.用示波器观察PCM编码规则。
实
验
数
据
华北电力大学科技学院实验报告实验名称抽样量化和pcm编码课程名称通信系统原理专业班级
华北电力大学科技学院
实验报告
|
|
实验名称抽样、量化和PCM专业班级：电信13K2学生姓名：
学号：31成绩：
指导教师：王劭龙实验日期：2015/11/12
华北电力大学科技学院实验报告
院/系：信息系同组人：无

基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告

北京邮电大学实验报告题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告班级： 2011211126专业：信息工程姓名:序号： 27成绩：实验一：验证抽样定理一、实验目的1、掌握抽样定理2。

通过时域频域波形分析系统性能二、实验原理低通滤波器频率与m(t）相同三、实验步骤1. 要求三个基带信号相加后抽样，然后通过低通滤波器恢复出原信号。

2. 连接各模块完成系统，同时在必要输出端设置观察窗。

3. 设置各模块参数。

三个基带信号的频率从上到下分别设置为11hz、20hz、29hz。

抽样信号频率设置为40hz、120hz、250hz。

将低通滤波器频率设置为30hz，则将恢复第三个信号进行系统定时设置,起始时间设为0，终止时间设为1s.抽样率设为1khz。

3.观察基带信号、抽样后的信号、最终恢复的信号波形四、实验结果下边所示三个图分别为抽样频率是120hz（刚好等于两倍信号频率)，250hz（>120hz）,40hz （<120hz时输入与输出信号的波形图。

等于50HZ时等于120HZ时等于250HZ时五、实验讨论由上图可知，当抽样信号频率大于等于两倍输入信号的频率时，所得到的输出信号波形无失真。

当抽样信号频率小与两倍输入信号的频率时，输出波形有较大失真.这恰能验证了抽样定理，达到了实验的目的。

六、实验建议、意见通过这次实验,我进一步了解了抽样定理的意义和作用,同时也学习了system view软件的一些用法，了解了软件的一些基本的功能.对于抽样定理，我加深的认识是，在实验中通过设置采样频率和低通滤波器的频率这,将理论知识用到了实际去,并且也理解了抽样定理的原理.实验二: 奈奎斯特第一准则一、实验目的（1）理解无码间干扰数字基带信号的传输；（2）掌握升余弦滚降滤波器的特性； (3）通过时域、频域波形分析系统性能。

二、实验原理在现代通信系统中，码元是按照一定的间隔发送的，接收端只要能够正确地恢复出幅度序列,就能够无误地恢复传送的信号。

pcm实验报告

pcm实验报告实验目的，通过本次实验，我们旨在深入了解和掌握PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制的原理和实验方法，以及对PCM信号的采样、量化和编码解码过程进行实际操作，加深对数字信号处理的理解和应用。

实验仪器，示波器、信号发生器、PCM编码解码实验箱、数字示波器、计算机等。

实验原理：PCM是一种数字信号编码方式，它将模拟信号转换为数字信号。

PCM编码的基本过程包括采样、量化和编码。

首先是采样，即将模拟信号在时间上进行离散采样；然后是量化，将采样后的信号幅度离散化为一系列离散值；最后是编码，将量化后的信号用二进制代码表示。

解码时，需要将二进制代码转换为模拟信号，即还原原始信号。

实验步骤：1. 连接实验箱和示波器，设置信号发生器输出正弦波信号；2. 调节信号发生器频率和幅度，观察示波器上的模拟信号波形；3. 将示波器输出信号接入PCM编码解码实验箱，进行PCM编码和解码实验；4. 使用数字示波器观察PCM编码后的数字信号波形；5. 将PCM编码器输出接入计算机，通过软件解码还原模拟信号；6. 分析实验结果，总结PCM编码解码的特点和应用。

实验结果与分析：通过实验，我们观察到了PCM编码解码的过程和结果。

在采样过程中，我们发现采样频率对信号重建的影响，采样频率过低会导致信号失真；在量化过程中，我们发现量化精度的大小对信号的还原质量有很大影响；在编码解码过程中，我们了解到PCM编码解码的原理和实际应用，以及数字信号处理的重要性。

实验总结：通过本次实验，我们深入了解了PCM编码解码的原理和实验方法，加深了对数字信号处理的理解和应用。

在今后的学习和工作中，我们将更加注重数字信号的处理和应用，不断提高自己的实践能力和创新能力。

附录，实验数据和观察记录。

以上就是本次PCM实验报告的全部内容，谢谢阅读。

system_view抽样定理、PCM实验报告

信息学院现代交换实验报告姓名：刘璐学号： 2011080331229 专业：通信工程2014年6月10日实验一：抽样定理仿真一、实验目的1、掌握Systemview 软件的使用2、熟练使用软件的图符库,能够构建简单系统二、实验内容1、熟悉软件的工作界面；2、用Systemview软件建立仿真电路3、进行参数设置4、观测过程中各关键点波形5、对仿真结果进行分析三、实验原理所谓抽样。

就是对时间连续的信号隔一定的时间间隔T抽取一个瞬时幅度值（样值），抽样是由抽样门完成的。

在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以小于等于1/(2 f h)的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。

或者说，如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率f S≥2 f h 时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原原来的连续信号。

根据这一特性，可以完成信号的模-数转换和数-模转换过程。

四、实验结果参数设置：1V500HZ 1V8000HZ 16000HZ正弦波Sinusoid参数: 1.幅度 2.频率 3.相位功能: 产生一个正弦波：y(t)=Asin(2PIfct+*)脉冲串Pulse Train参数: 1.幅度 2.频率(HZ) 3.脉冲宽度(秒) 4.偏置 5.相位功能: 产生具有设定幅度和频率的周期性脉冲串，脉宽由设置决定。

y(t)=+-A*PT(t)+Bias 有方波选项。

实时显示 Real Time功能: 能在系统仿真运行同时，实时地在系统窗口显示接收到的波形。

加法器 Adder参数: 1.寄存器大小N 2.分数大小F 3.指数大小K 4.输出类型T 5.整型数转换选择功能: 将输入的一个或多个值求和，并给出适当的标志。

线性系统滤波器 Linear Sys Filters结论：由此证明了证明了抽样定理的正确性，抽样信号在fs>=fm时可以还原，抽样频率越高效果越好。

system_view抽样定理、PCM实验报告

基于SystemView的通信原理软件实验

SystemView实验报告（全）

通信原理抽样定理实验报告

SystemView抽样定理验证实验

SYSTEMVIEW之PCM举例

SystemView实验报告

抽样定理_实验报告

抽样定理和PCM调制解调实验报告

System View 实验报告

pcm实验报告

抽样定理和PCM调制解调实验报告

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