北京邮电大学通信原理软件实验报告-28页文档资料

《通信原理软件》实验报告专业通信工程

班级 2011211118

姓名朱博文

学号 2011210511

报告日期 2013.12.20

基础实验：

第一次实验

实验二时域仿真精度分析

一、实验目的

1. 了解时域取样对仿真精度的影响

2. 学会提高仿真精度的方法

二、实验原理

一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)截短，按时间间隔均匀取样，仿真时用这个样值集合来表示信号 s(t)。△t反映了仿真系统对信号波形的分辨率，△t越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用此仿真程序来研究带宽大于的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*f，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信

号。

三、实验内容

1、方案思路：

通过改变取点频率观察示波器显示信号的变化

2、程序及其注释说明：

3、仿真波形及频谱图：

Period=0.01

Period=0.3

4、实验结果分析：

以上两图区别在于示波器取点频率不同，第二幅图取点频率低于第一幅图，导致示波器在画图时第二幅图不如第一幅图平滑。

四、思考题

1.两幅图中第一幅图比第二幅图更加平滑，因为第一幅图中取样点数更

多

2.改为0.5后显示为一条直线，因为取点处函数值均为0

实验三频域仿真精度分析

一、实验目的

理解 DFT 的数学定义及物理含义；学会应用 FFT 模块进行频谱分析；进一步加深对计算机频域仿真基本原理以及方法的学习掌握。

二、实验原理

在通信系统仿真中，经常要用有限长序列来模拟实际的连续信号，用有限长序列的 DFT

来近似实际信号的频谱。DFT 只适用于有限长序列，在进行信号的频谱分析时，它的处理

结果会含有一定的偏差。下面分析一下 DFT 对信号频谱分析的影响。

注意处理好时域混叠和频域混叠；注意频谱泄露。

三、实验内容

1、方案思路

1、将正弦波发生器（sinusoid generator）、触发时钟（CLOCK_c）和频谱示波器模块按图 5.13

所示连接。

参数设置见讲义。

2、设计模板

三、实验结果

1、输入缓冲区大小为4096，窗口类型:1

2、输入缓冲区大小为40960 窗口类型：1

3、输入缓冲区大小为40960，窗口类型：3

实验结论：

窗函数的类型和宽度是影响插值FFT算法分析精度的主要原因．这

里的宽度体现为FFT size，也就是讲义中所说的size of input buffer。

具体为:

当窗口类型一致的情况下，FFT size 越大，得到的频谱的谐波分量越多，频谱主瓣变得很尖锐；而FFT size一致的时候，窗口类型对频谱的影响不太大，主瓣宽度基本一致，

幅度基本一样，谐波分量也基本一样。但是，这些都有不同程度的频谱泄露现象，只是加窗不同，对泄露的处理结果也就不同。也就是说，FFT size 是主要影响因素。

思考题：

1、取样点数增加，窗口宽度变长，导致更多的谐波分量进入频谱中。

2、频谱的主瓣宽度增加，高频谐波分量减少。因为采用了不同的窗函数，不同的窗函数对信号的滤波特性是不一致的。

3. 将 FFT 模块中的参数 Type of window 改成 2 和 4，观察仿真结果的变化，解释其原因。

答：频谱变得越来越平滑，主要是因为滤去了更多的谐波分量。

2号窗

4号窗

实验五取样和重建

一、实验目的

了解取样定理的原理，取样后的信号如何恢复原信号；了解取样时钟的选取。

二、实验原理

数字信号是通过对模拟信号进行采样、量化和编码得到的，模拟信号是时间和幅度都连

续的信号，记作 x(t)。采样的结果是产生幅度连续而时间离散的信号，这样的信号常被称为

采样数据信号。

原理如下：

低通采样定理：如果采样频率

，那么带限信号就可以无差错地通过其采样信号恢复。

模型：

具体原理见讲义。

在满足采样定理条件的情况下，初始输入信号可以从这些抽样值中恢复出来。

三、实验内容

1、方案思路

1. 脉冲信号产生器（Pulse generator, 来自 Scicom_sources 元件库）、正弦波发生器

（sinusoid generator）、模拟低通滤波器（analog low pass filter）、直流发生器 DC、触发时钟

（CLOCK_c）、乘法器、示波器模块（MScope）、频谱示波器（FFT）模块按图 5.26 所示连接。

参数设置：

Scicom_sources: clock_c①Period:0.0005 Init time:0.1 Scicom_sources: clock_c②Period:0.0005 Init time:0.1 Scicom_sources:Pulse generator Time in High State:0.00001

Period:0.25

其他参数缺省设置

Scicom_sources:sinusoid generator Magnitude:1

Frequency:0.4*2*%pi phase:0

Scicom_Filter:analog low pass filter Order:7 cutoff frequency:0.5*2*%pi 其他参数缺省设置

Scicom_sources: Constant Constant:100

Scicom_sinks:MScope Input ports size:1 1 1

Ymin:-2 -2 -2 Ymax:2 2 2

Refrash period:10 10 10

其他参数缺省设置

Scicom_sinks:FFT①Output window number:1;

Sample period:0.005;

Size of input buffer:409600;

其他参数缺省设置

Scicom_sinks:FFT②Output window number:2;

Sample period:0.000005;

Size of input buffer:4096;