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1、通信原理软件实验报告chi目录实验八 调幅信号的波形和频谱仿真3一 实验题目3二 基本原理3三 实现框图3四 源程序3五 仿真图形与结果分析5六 问题解决与体会7实验九 FM调频信号的波形和频谱仿真7一 实验题目7二 基本原理7三 实现框图7四 源程序7五 仿真图形与结果分析9六 问题解决与体会10实验十一 单双极性归零码的波形和功率谱仿真10一 实验题目10二 基本原理10三 实现框图10四 源程序10五 仿真图形与结果分析12六 问题解决与体会14实验十二 根升余弦滚降系统的功率谱和眼图仿真14一 实验题目14二 基本原理15三 实现框图15四 源程序15五 仿真图形与结果分析16六 问题
2、解决与体会19选作 数字基带系统仿真19一 实验题目19二 基本原理19三 实现框图19四 源程序19五 仿真图形与结果分析19六 问题解决与体会19参看资料目录19实验八 调幅信号的波形和频谱仿真一 实验题目假设基带信号为，载波频率为，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形及频谱。二 基本原理DSB信号调制原理双边带抑制载波调幅信号是利用均值为零的模拟基带信号与正弦载波相差得到的DSB信号的数学表达式为st=mtct=mtAccoswct+设m(t)的傅里叶变换为M(f)，则DSB的频域表达式为Sf=AC2Mf-fc+Mf+fc若模拟基带信号带宽为W，则调幅信号带宽为2W
3、，不含离散载频分量AM信号调制原理具有离散大载波的双边带幅度调制信号是由DSB-SC AM信号的基础上加上一个离散的大载波分量。AM信号的时域表达式为st=Ac1+mtcoswct+对于该调幅信号来说，为了在解调的时候使用包络检波而不失真地恢复原基带信号，要求mt1，使AM信号的包络总是正的。设m(t)的傅里叶变换为M(f)，则DSB的频域表达式为Sf=AC2Mf-fc+Mf+fc+f-fc+f+fcAM信号的频谱是DSB信号频谱的基础上加上离散大载波分量SSB信号调制原理双边带抑制载波调幅信号要求信道带宽B=2W,其中W是模拟基带信号带宽。从信息论关点开看，此双边带是有剩余度的，因而只要利用
4、双边带中的任一边带来传输，仍能在接收机解调出原基带信号，这样可减少传送已调信号的信道带宽。单边带信号的时域表达式是、st=Acmtcos2fct Acmtsin 2fct 产生单边带信号的方法之一是先产生双边带抑制载波调幅信号，然后再将它通过双边带滤波器三 实现框图设置采样速率,截短时间等参数产生调制信号及其希尔伯特变换,还有载波通过SSB,DSB,AM的时域表达式产生信号通过FFT变换得到各种信号的频谱作图四 源程序close allclear allfs=256; %采样速率T=128; %截短时间N=T*fs; %采样点数dt=1/fs;%时域间隔df=1/T;%频域间隔t=-T/2:d
5、t:T/2-dt;%时域采样点f=-fs/2:df:fs/2-df;%频域采样点fc=20;%载波频率m=sin(2*pi*t)+2*cos(pi*t);%调制信号M=t2f(m,fs);MH=-j*sign(f).*M;mh=real(f2t(MH,fs);%调制信号的希尔伯特变换dsb=m.*cos(2*pi*fc*t);%DSB时域表达式Sdsb=t2f(dsb,fs);%傅里叶变换am=(4+m).*cos(2*pi*fc*t);%AM时域表达式Sam=t2f(am,fs);ssb=m.*cos(2*pi*fc*t)-mh.*sin(2*pi*fc*t);%SSB时域表达式Sssb=t
6、2f(ssb,fs);%画图figure(1)plot(t,m)title(基带信号时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(m(t)axis(0,4,-8,8)figure(2)plot(f,abs(M)title(基带信号频谱)xlabel(f/kHz),ylabel(M(f)axis(-3,3,0,max(abs(M)+10)figure(3)plot(t,dsb)title(DSB AM时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(s(t)axis(0,4,-8,8)figure(4)plot(f,abs(Sdsb)title(DSB AM频谱)xlabel(f/kHz),
7、ylabel(S(f)axis(-25,25,0,max(abs(Sdsb)+10)figure(5)plot(t,am)title(AM时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(s(t)axis(0,4,-8,8)figure(6)plot(f,abs(Sam)title(AM频谱)xlabel(f/kHz),ylabel(S(f)axis(-25,25,0,max(abs(Sam)+10)figure(7)plot(t,ssb)title(SSB AM时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(s(t)axis(0,4,-8,8)figure(8)plot(f,abs(Sss
8、b)title(SSB AM频谱)xlabel(f/kHz),ylabel(S(f)axis(-25,25,0,max(abs(Sssb)+10)五 仿真图形与结果分析图1 基带信号波形与频谱图1为基带信号波形和频谱。从频谱图看出，基带信号在1KHZ和0.5KHZ处有频率分量图2 DSB信号波形与频谱图2为双边带抑制载波调幅信号波形和频谱，从时域看，波形有相位翻转。从频域看，其频谱不含离散大载波。其解调可以通过在发端加导频，在收段提前载波，来进行相干解调图3 AM信号波形与频谱图3为AM调制的波形和频谱图，从时域看，AM信号的包络清晰的反应了基带信号的波形，因此我们可以用包络检波来解调出基带信
9、号。从频域看，其频谱含有离散大载波，而且载波的功率占了较多，因此AM调制功耗较大。图4 SSB信号波形与频谱图4为SSB信号波形和频谱仿真图。从频域看SSB信号，只含有上边频，带宽比DSB信号少一半。解调时可采用相干解调或者在发端加入离散大载波进行包络检波。六 问题解决与体会第一次软件实验，在熟悉了MATLAB之后，我按照书上的程序编程没有遇到太大的问题。通过仿真，我对DSB,AM,SSB信号调制的波形和频谱有直观的了解。这三种调幅都有各自的特点。DSB调制的带宽是基带信号带宽的2倍,而且解调时需要提取载波，比较麻烦。因此在DSB信号基础上加了大载波后，就变成AM信号。AM信号易于解调，直接用
10、包络检波就可以了。但是AM调制要分配至少一半的功率在离散载频分量上，效率较低。为了提高频带利用率，在DSB调制的基础上提出SSB调制。SSB信号的带宽只有DSB信号带宽的一半，不过SSB信号的产生比较麻烦一些。实验九 FM调频信号的波形和频谱仿真一 实验题目假设基带信号，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。二 基本原理调频信号表达式为：st=Accos2fct+t其中t=2kf-tmd调频是非线性调制，它的特点占有较宽的信道带宽，FM信号的带宽通常是基带信号带宽的许多倍。FM调制是以牺牲带宽换来较高的抗噪能力。一般调频信
11、号的有效带宽至少含有98%的总信号功率。若基带信号mt=acos2fmt ,则已调信号的有效带宽近似计算公式为。f=KfmaxmtWBFM=2f+1fm三 实现框图设置采样速率,截短时间等参数产生调制信号对调制信号积分产生FM信号的相位通过FFT变换得到FM信号的频谱作图根据FM的时域表达式产生FM信号四 源程序close allclear allfs=512;%采样速率T=128;%截短时间N=T*fs;%采样点数dt=1/fs;%时域间隔df=1/T;%频域间隔t=-T/2:dt:T/2-dt;%时域采样点f=-fs/2:df:fs/2-df;%频域采样点fc=40;%载波频率 kHzkf
12、=5;%频率偏移常数 kHz/Vm=sin(2*pi*t)+2*cos(pi*t)+4*sin(0.5*pi*t+pi/3);%调制信号M=t2f(m,fs);%调制信号傅里叶变换phi=2*pi*kf*cumsum(m)*dt;%FM信号的相位s=cos(2*pi*fc*t+phi);%FM信号时域表达式S=t2f(s,fs);%傅里叶变换%作图figure(1)plot(t,m)title(调制信号时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(m(t)axis(0,14,-7,7),gridfigure(2)plot(f,abs(M)title(调制信号频谱)xlabel(f/kHz)
13、,ylabel(M(f)axis(-2,2,0,max(abs(M)+10),gridfigure(3)plot(t,s)title(fm时域波形)xlabel(t/ms),ylabel(s(t)axis(0,3,-2,2),gridfigure(4)plot(f,abs(S)title(fm频谱)xlabel(f/kHz),ylabel(S(f)axis(-80,80,0,max(abs(S)+1),grid五 仿真图形与结果分析图1 基带信号的波形与频谱图1所示为基带信号的波形与频谱。从时域看，基带信号的最大值为maxmt=6.4823.从频域看，基带信号的带宽为W=1kHz图2 FM调频信号的波形和频谱图2所示为FM调频信号的波形和频谱。从时域看，FM信号是疏密波，频率是变化着的。从频域看，FM信号的频谱是不规则的，它的中心频谱为载波的频率。在中心频率两侧分布一定宽度的频谱，但是并不严格对称的。它的带宽约为B=75-10=65KHz。根据maxmt=6.4823， Kf=5KHz/V， W=1kHz以及卡松公式可以算出f=KfmaxmtW=32.4162BFM=2f+1fm=66.8324kHzFM仿真的频谱带
