《通信原理》软件实验指导书--精简版解析

实验一Systemview仿真软件介绍及仿真举例1.1 Systemview系统设计窗口：
1、第一行“菜单栏”有几个下拉式菜单，通过菜单可以实现相应的功能。

2、第二行“工具栏”是由图标按钮组成的动作条：
(01) 清屏幕(02) 删除元件
(03) 断线(04) 连线
(05) 复制元件(06) 图标翻转
(07) 注释(08) 创建子系统
(09) 察看子系统结构(10) 根轨迹
(11) 波特图(12) 画面重画
(13) 中止(14) 运行
(15) 打开时间参数窗口(16) 打开系统分析窗
3、左侧竖栏为“基本元件库”：
(01) 信源库(02) 子系统
(03) 加法器(04) 子系统I/O接口
(05) 操作库(06) 函数库
(07) 乘法器(08) 信宿库
●信源库：
●操作库：
操作库是本软件最核心的部分之一，它把很多复杂的功能集成为一个小模块，其中的每一个算子都把输入的数据作为运算自变量，以实现对用户数据的操作，包括“滤波器/系统”、“采样/保持”、“逻辑运算”、“积分/微分”、“延迟器”、“增益”六大选项，每种选项又包含若干子选项。

函数库：
函数库也是本软件最核心的部分之一，它把很多复杂的函数集成为一个小模块，其中的每一个算子都把输入的数据作为运算自变量，以实现对用户数据的函数运算，包括“非线性函数”、“函数”、“复数运算函数”、“代
数函数”、“相位/频率”、“合成/提取”六大选项，每种选项又包含若干子项。

信宿库
●通常系统采样频率“Sample Rate [Hz]”约为系统中所有模块最高频率的
五至十倍。

●按钮“Set Power of 2”用来控制系统波形采样点数“No. of Samples”；波形
采样点数越多波形越精细，系统运行时间也越长，波形采样点数过多也会导致波形过于紧密而不利于观察，故波形采样点数应该与系统采样频率相结合，灵活调整。

●设置完系统采样频率“Sample Rate [Hz]”和系统波形采样点数“No. of
Sam ples”之后，必须通过按钮“Update”进行确认。

分析窗是观察用户数据的基本载体，在分析窗口有多种选项可以增强显示的灵活性和用途。

1、第一行“菜单栏”有几个下拉式菜单，通过菜单可以实现相应的功能。

2、第二行“工具栏”是由图标按钮组成的动作条：
(01) 载入仿真数据(02) 图形打印(03) 图形重绘
(04) 离散点绘图(05) 连线离散点绘图(06) 坐标跟踪
(07) 标记横坐标(08) 窗口垂直排列(09) 窗口水平排列(10) 窗口层叠排列(11) x轴对数化(12) y轴对数化(13) 所有窗口最小化(14) 显示所有窗口(15) 动态模拟
(16) 统计(17) 图形跟踪放大(18) 图形放大
(19) 极坐标网格(20) 载入AGP数据(21) 打开系统设计窗
通过这些图标按钮我们可以从各个角度观察仿真结果，从各个方面了解系统性能。

3、在分析窗的底部有一个非常有用的“接收计算器”图标按扭：
单击这一按扭，会出现如下选择对话框：
通过这个窗口我们可以对信号实施各种变换，观察信号的频谱、眼图、星座图等。

频谱分析
●眼图●星座图
●例1 正弦信号的产生
振幅5V，频率100Hz，初相为45
●例2 双极性不归零码的产生
幅度±10V，频率100Hz
●例3 单极性不归零码的产生
幅度2V，频率100Hz
●例4 四进制数字信号的产生
幅度±1V、±3V，频率100Hz ●例5 模拟滤波器的设计
1、低通滤波器：
最高截止频率200Hz，极点个数为6
2、带通滤波器：
最低截止频率100Hz，最高截止频率200Hz，极点个数为6
增益为1，出现时刻0.7s ，即()0.7t δ-
● 例7 直流信号的产生
幅度5V
● 例8 高斯白噪声的产生
功率谱密度6110/W Hz -⨯
幅度2V，频率100Hz（周期0.01s），脉宽0.002s（占空比20%）
●例10 低通带限型信号的产生
最低截止频率300Hz，最高截止频率3400Hz
δ，通过最低注：令增益为1，开始时刻为0s的单位冲激信号，即()t
截止频率300Hz，最高截止频率3400Hz，极点个数为5的带通滤波器，其单位冲激响应即为最低截止频率300Hz，最高截止频率3400Hz的低通带限型信号。

实验二数字基带系统
●实验目的：
1、熟悉仿真环境；
2、掌握数字基带信号的常用波形与功率谱密度；
3*、掌握奈奎斯特第一准则与码间干扰的消除；
4*、掌握眼图及其性能参数。

●知识要点：
1、单、双极性不归零码的波形与功率谱密度；
2、单、双极性归零码的波形与功率谱密度；
3*、奈奎斯特第一准则与码间干扰的消除；
4*、眼图及其性能参数。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 2000Hz
1、记录单、双极性不归零码的波形与功率谱密度；
Rate = 100Hz；双极性码Amp = 10V；
单极性码Amp = 10V，Offset = 10V；
功率谱密度选择（dBm/Hz 1 ohm）；
2、记录单、双极性归零码的波形与功率谱密度；
用于采样的矩形脉冲序列幅度1V，频率100Hz；
脉宽0.005s（占空比50%）；
3、改变采样脉冲的占空比，观察并记录归零码波形与功率谱密度的变化；4*、建立如下系统：
其中图符4、5均为示波器；
图符0为Rate = 100Hz，Amp = 10V的双极性不归零码；
图符3为FIR低通滤波器，其参数设置如下：
通带增益0dB，阻带增益-40dB；
归一化最低截止频率10Hz/2000Hz = 0.005；归一化最高截止频率190Hz/2000Hz = 0.095；
分别记录信源与信宿的眼图，建议时间参数如下：
Start = 0.02s，Length = 0.05s；
5*、改变FIR低通滤波器的归一化截止频率，观察并记录信宿眼图的变化；6*、在FIR低通滤波器前加入高斯白噪声，观察并记录信宿眼图的变化，建议Density in 1 ohm = 0.001W/Hz；
7*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录信宿眼图的变化。

●实验报告要求：
1、记录数字基带信号的常用波形与功率谱密度，并分析其各自的特点；
2、记录归零码的变化，分析占空比对归零码波形与功率谱密度的影响；
3*、记录信宿眼图的变化，并分析系统传输特性对信宿眼图的影响；
4*、记录信宿眼图的变化，并分析噪声对信宿眼图的影响。

●设计思路及仿真波形：
实验三模拟调制系统——AM系统
●实验目的：
1、掌握AM信号的波形及产生方法；
2、掌握AM信号的频谱特点；
3、掌握AM信号的解调方法；
4、掌握AM系统的抗噪声性能。

●知识要点：
1、AM信号的波形及产生方法；
2、AM信号的频谱；
3、AM信号的解调方法；
4、AM系统的抗噪声性能。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz
1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱；
调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz；
直流信号Amp = 2V；
余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz；
频谱选择|FFT|；
2、采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱；
接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6；
接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；
3、采用包络检波，记录恢复信号的波形和频谱；
接收机包络检波器结构如下：
其中图符0为全波整流器Zero Point = 0V；
图符1为模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；
4、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声；
建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz；
观察并记录恢复信号波形和频谱的变化；
5*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化。

●实验报告要求：
1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱，分析AM信号频谱的特点；2*、记录恢复信号波形和频谱的变化，分析噪声对恢复信号的影响。

●设计思路及仿真波形：
实验四模拟调制系统——DSB系统
●实验目的：
1、掌握DSB信号的波形及产生方法；
2、掌握DSB信号的频谱特点；
3、掌握DSB信号解调方法；
4、掌握DSB系统的抗噪声性能。

●知识要点：
1、DSB信号波形及产生方法；
2、DSB信号的频谱；
3、DSB信号的解调方法；
4、DSB系统的抗噪声性能。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz
1、记录调制信号与DSB信号的波形和频谱；
调制信号为正弦信号，Amp = 1V，Freq=200Hz；
正弦载波Amp = 1V，Freq = 1000Hz；
频谱选择|FFT|；
2、采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱；
DSB模拟带通滤波器Low Fc =750Hz，Hi Fc =1250Hz，极点个数6；
接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数9；
3、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声；
建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz；
观察并记录恢复信号波形和频谱的变化；
4*、改变高斯白噪声功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化；
5*、改变载波频率，观察并记录DSB信号的“反相点”。

●实验报告要求：
1、记录调制信号与DSB信号的波形和频谱，分析DSB信号频谱的特点；2*、记录恢复信号波形和频谱的变化，分析噪声对恢复信号的影响；
3*、记录DSB信号的“反相点”，分析相位跳变的规律。

●设计思路及仿真波形：
实验五模拟调制系统——SSB系统
●实验目的：
1、掌握SSB信号的波形及产生方法；
2、掌握SSB信号的频谱特点；
3、掌握SSB信号解调方法；
4、掌握SSB系统的抗噪声性能。

●知识要点：
1、SSB信号波形及产生方法；
2、SSB信号的频谱；
3、SSB信号的解调方法；
4、SSB系统的抗噪声性能。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz
1、利用移相法产生SSB信号，记录SSB信号的波形和频谱；
其中：图符0为调制信号，频率200Hz；图符3为载波信号，频率1000 Hz；2、自行设计调整系统结构及参数，利用滤波法实现SSB信号（建议使
用带阻滤波器）；
3、采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱；
LSB模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 850Hz，极点个数5；
USB模拟带通滤波器Low Fc = 1150Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数4；
接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数7；
4、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声；
建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz；
观察并记录恢复信号波形和频谱的变化；
5*、改变高斯白噪声功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化；
●实验报告要求：
1、记录SSB信号的波形和频谱，分析SSB信号频谱的特点；
2*、记录恢复信号波形和频谱的变化，分析噪声对恢复信号的影响。

●设计思路及仿真波形：
实验六:低通型采样定理
●实验目的：
1、掌握低通型采样定理；
2、掌握理想采样、自然采样和瞬时采样的特点；
3*、掌握混叠失真和孔径失真。

●知识要点：
1、低通型采样定理；
2、理想采样及其特点；
3、自然采样及其特点；
4、瞬时采样及其特点；
5*、混叠失真及孔径失真。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples =4096；Sample Rate = 20000Hz
1、记录理想采样时信源、样值序列和恢复信号的波形和频谱；
信源为截止频率200Hz的低通型信号；
δ，偏移量为0.05）；
其中图符0为信号源（单位冲激信号即()t
图符1为截止频率200Hz，极点个数为6的模拟低通滤波器；
图符2为采样器，采样频率2000Hz；
图符3为保持电路，Hold Value = Zero，Gain = 1；
图符4为截止频率250Hz，极点个数为5的模拟低通滤波器；
频谱选择|FFT|；
2*、自行调整参数，观测并记录混叠失真；
3、记录自然采样时样值序列和恢复信号的波形和频谱；
用于采样的矩形脉冲序列幅度1V，频率2000Hz；
脉宽0.00025s（占空比50%）；
4*、调整矩形脉冲序列的占空比，观测并记录样值序列波形和频谱的变化；
5、记录瞬时采样时样值序列和恢复信号的波形和频谱；
保持电路Hold Value = Last Sample，增益Gain = 1；
6*、自行调整参数，观测并记录孔径失真。

●实验报告要求：
1、记录理想采样时的波形和频谱，并分析其特点；
2*、记录并分析混叠失真；
3、记录自然采样时的波形和频谱，并分析其特点；
4*、记录并分析采样脉冲占空比对自然采样波形和频谱的影响；
5、记录瞬时采样时的波形和频谱，并分析其特点；
6*、记录并分析孔径失真。

●设计思路及仿真波形：
实验七数字频带系统——2ASK系统
●实验目的：
1、掌握2ASK信号的波形和产生方法；
2、掌握2ASK信号的频谱特点；
3、掌握2ASK信号的解调方法；
4*、掌握2ASK系统的抗噪声性能。

●知识要点：
1、2ASK信号的波形和产生方法；
2、2ASK信号的频谱；
3、2ASK信号的解调方法；
4*、2ASK系统的抗噪声性能。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples =8192；Sample Rate =10000Hz
1、采用模拟调制法，记录信源与2ASK信号的波形和功率谱密度；
单极性不归零码Rate = 200Hz，Amp =1V，Offset = 1V；
载波Amp = 1V，Frep = 1000Hz；
功率谱密度选择（dBm/Hz 1 ohm）；
2、采用键控法，记录2ASK信号的波形和功率谱密度；
3、采用相干解调，记录恢复信号的波形和功率谱密度；
接收机抽样判决器如图所示：
其中图符15为采样器，采样频率为200Hz；
图符16为保持电路，Hold Value = Last Sample，增益Gain = 1；
图符17为比较器，Compare=“>=”，True output=2v，False output=0v；
图符18为直流，电压值为保持电路输出电压值的中值；
4、采用包络检波，记录恢复信号的波形和功率谱密度；
5、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声；
建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz；
观察并记录恢复信号波形和功率谱密度的变化；
6*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化。

●实验报告要求：
1、记录信源与2ASK信号的波形和功率谱密度，并分析其频谱的特点；
2、比较2ASK信号的两种产生方法和两种解调方法；
3*、记录恢复信号的变化，分析噪声对恢复信号的影响。

●设计思路及仿真波形：
实验八数字频带系统——2FSK系统
●实验目的：
1、掌握2FSK信号的波形和产生方法；
2、掌握2FSK信号的频谱特点；
3、掌握2FSK信号的解调方法；
4*、掌握2FSK系统的抗噪声性能。

●知识要点：
1、2FSK信号的波形和产生方法；
2、2FSK信号的频谱；
3、2FSK信号的解调方法；
4*、2FSK系统的抗噪声性能。

●仿真要求：
建议时间参数：No. of Samples = 8192；Sample Rate = 10000Hz
1、采用键控法，记录2FSK信号的波形和功率谱密度；
2、调整载频，观察并记录2FSK信号功率谱密度的变化；
3、采用相干解调，记录恢复信号的波形和功率谱密度；
4、采用包络检波，记录恢复信号的波形和功率谱密度；
5、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声；
建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz；
观察并记录恢复信号波形和功率谱密度的变化；
6*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化。

●实验报告要求：
1、记录信源与2FSK信号的波形和功率谱密度，并分析其频谱的特点；
2、记录2FSK信号功率谱密度的变化，并分析载频对其的影响；
3、比较2FSK信号的两种解调方法；
4*、记录恢复信号的变化，分析噪声对恢复信号的影响。

●设计思路及仿真波形：。