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1、通信原理软件实验报告学院：信息与通信工程学院班级：一、 通信原理Matlab仿真实验实验八一、实验内容假设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz，请仿真出AM、DSB-SC、SSB信号，观察已调信号的波形和频谱。二、 实验原理1、具有离散大载波的双边带幅度调制信号AM该幅度调制是由DSB-SC AM信号加上离散的大载波分量得到，其表达式及时间波形图为：应当注意的是，m(t)的绝对值必须小于等于1，否则会出现下图的过调制：AM信号的频谱特性如下图所示： 由图可以发现，AM信号的频谱是双边带抑制载波调幅信号的频谱加上离散的大载波分量。
2、2、双边带抑制载波调幅（DSBSC AM）信号的产生 双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波 c(t)相乘得到，如图所示： m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，只是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。3、 单边带条幅SSB信号 双边带抑制载波
3、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。 单边带条幅SSB AM信号的其表达式：或其频谱图为：三、 仿真设计1、流程图：作图傅立叶变换AM信号SSB信号加上已调DSB-SC信号与载频的希尔伯特变换相乘DSB-SC信号加上载波信号希尔伯特变换与载波的余弦信号相乘与载波的余弦信号相乘基带信号m(t)2、实验结果&分析讨论实验仿真结果从上至下依次是AM信号、DSB信号、SSB信号。从仿真结果看，AM调制信号包络清晰，可利用包络检波恢复原信号，接
4、收设备较为简单。其频谱含有离散大载波，从理论分析可知，此载波占用了较多发送功率，使得发送设备功耗较大。DSB-SC信号波形和频谱，其时域波形有相位翻转，频谱不含离散大载波。SSB信号比DSB信号节省一半带宽，适合于语声信号的调制，因为其没有直流分量，也没有很低频的成分。3、结果分析：根据通原理论课的知识可知，信号的AM调制比较容易实现，但其功率谱中有相当大一部分是载频信号，效率非常低；DSB-SC调制解决了AM信号效率低下的问题，但仍然存在的问题是调制信号的带宽为基带信号的两倍，频谱利用率较低；SSB调制方式在频谱利用上又做出了改进，为原先的一半，但其可靠性降低了，总之，可靠性与有效性是难以两
5、全其美的，为一对矛盾体。四、 程序代码fs = 800;%kHzT = 200;N = T*fs;t = linspace(-T/2,T/2,N);f = linspace(-fs/2,fs/2,N);fm1 = 1;%kHzfm2 = 0.5;%kHzfc = 20;%kHzmt = sin(2*pi*fm1*t)+2*cos(2*pi*fm2*t);%AM调制信号波形和频谱A = 2;a = 0.3;AM = (1 + a*mt).*cos(2*pi*fc*t);figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,AM);xlabel(时间t(ms);ylabel(AM);ax
6、is(-3,3,-3,3);title(AM波形);grid on;FAM = t2f(AM,fs);subplot(2,1,2);plot(f,abs(FAM);xlabel(频率f(kHz);ylabel(FAM);axis(-25,25,0,150);title(AM幅频特性);grid on;%DSB-SC信号波形和频谱DSB = mt.*cos(2*pi*fc*t);figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,DSB);xlabel(时间t(ms);ylabel(DSB);axis(-3,3,-3,3);title(DSB波形);grid on;FDSB = t2
7、f(DSB,fs);subplot(2,1,2);plot(f,abs(FDSB);xlabel(频率f(kHz);ylabel(FDSB);axis(-25,25,0,150);title(DSB幅频特性);grid on;%SSB信号波形和频谱M = t2f(mt,fs);MH = -j*sign(f).*M;mh = real(f2t(MH,fs);SSB = mt.*cos(2*pi*fc*t)- mh.*sin(2*pi*fc*t);FSSB = t2f(SSB,fs);figure(3);subplot(2,1,1);plot(t,SSB);xlabel(时间t(ms);ylabe
8、l(SSB);axis(-3,3,-5,5);title(SSB波形);grid on;subplot(2,1,2);plot(f,abs(FSSB);xlabel(频率f(kHz);ylabel(FSSB);axis(-25,25,0,150);title(SSB幅频特性);grid on;实验九一、 实验内容假设基带信号为m(t)=sin(2000t)+2cos(1000t)+4sin(500t+/3),载波频率为40kHz，仿真产生FM信号，观察波形与频谱。FM的频偏常数为5kHz/V。二、 实验原理1、调频信号表达式为：2、 调频信号的频谱特征： 单频调制信号包括无穷多频率分量，在实际
9、应用中，我们运用等效带宽这个概念。等效带宽的定义为：包含98%或者99%的已调信号总功率的带宽，根据卡松公式有：三、 仿真设计1、流程图作图（时域图&频域图）傅立叶变换将累计求和的结果作为瞬时相位偏移，得到已调信号s(t)的表达式，即FM信号利用scilab中的cumsum函数对基带信号m(t)进行求累积和，相当于对其进行积分基带信号m(t)2、实验结果&分析讨论3、结果分析由于max(m(t)=6.4833，信号带宽fm=1KHz，Kf=5KHz/V，由卡松公式 ,计算得带宽为66.8320KHz，与频域仿真结果基本相符。（事实上，由于调制信号不是单频信号，卡松公式不满足）四、 程序代码fs
10、 = 800;%kHzT = 200;N = T*fs;dt = 1/fs;t = linspace(-T/2,T/2,N);f = linspace(-fs/2,fs/2,N);fm1 = 1;%kHzfm2 = 0.5;%kHzfm3 = 0.25;%kHzfc = 40;%kHzk = 5;%kHzmt = sin(2*pi*fm1*t)+2*cos(2*pi*fm2*t)+4*sin(2*pi*fm3*t+pi/3);phi = 2*pi*k*cumsum(mt)*dt;FM = cos(2*pi*fc*t+phi);subplot(2,1,1);plot(t,FM);xlabel(时
11、间t(ms);ylabel(FM);axis(-2,2,-3,3);title(FM波形);grid on;FFM = t2f(FM,fs);subplot(2,1,2);plot(f,abs(FFM);xlabel(频率f(kHz);ylabel(FFM);axis(-80,80,0,20);title(FM幅频特性);grid on;实验十一一、 实验内容通过仿真测量占空比为50%、75%以及100%的单、双极性归零码波形以及其功率谱，分析不同占空比对仿真结果的影响。二、 实验原理1、时域特性1.1二进制单极性归零码：1.2二进制双极性归零码：2、频域特性（功率谱）：数字基带信号s(t)的
12、功率谱密度为：数字基带信号s(t)的功率谱密度与随机序列的功率谱特性以及发送滤波器的频率特性有关。在实随机序列的各符号互不相关时，s(t)的功率谱为2.1单极性归零码：2.4双极性归零码：三、 仿真设计1、流程图：作图（波形&功率谱）利用公式P=abs(S1).2/T，求样本信号的功率谱密度，然后对各个样本的功率谱密度求数学期望，得到功率谱密度设置占空比（分别为25%、50%、75%、100%）利用randn(1,M)以及逻辑判断，产生单（双）极性数据2、实验结果&分析讨论2.1单极性从上至下依次是占空比为50%、75%、100%。从仿真结果可以看出，单极性归零码的频谱主瓣宽度随占空比增加而减
13、小，且含有冲激2.2双极性从上至下依次是占空比50%、75%、100%。从仿真结果可以看出，随占空比增加，频谱主瓣宽度减小，且不含冲激。3、结果分析：3.1单极性 由于单极性码含有直流分量，所以表现在频域内为在直流处奇级次谐波处有一个冲激，而其功率谱主瓣宽度随着占空比的不同而不同，对于50%、75%、100%的占空比的带宽分别对应为码元速率B的4倍、2倍、1.33倍和1倍。3.2双极性 由于双极性码不含直流分量，所以没有单极性码所具有的直流处和奇次谐波处的冲激，但在带宽上与单极性码表现一致。3.3对比 因为很多传输线路不能传送直流分量，而且在误码特性上双极性马要比单极性码好很多，故此，一般都优
14、先选用双极性码。四、 程序代码%通过仿真测量占空比为50%、75%以及100%的单双极性归零码波形及其功率谱，分析不同占空比对仿真结果的影响clear all;xdel(winsid(); /关闭所有图形窗口exec t2f.sci; exec f2t.sci;L=32; /每个码元间隔内的采样点数N=213; /总采样点数M=N/L; /总码元数Rb=2; /码元速率Ts=1/Rb; /比特间隔 fs=L/Ts; /采样速率T=N/fs; /截短时间 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L0=input(请输入占空比(01)：)EP=zeros(1,N);ch=input(请选择要观察的码型：1-单极性；其他-双极性)for loop=1:1000/1000次样本函数取平均 if ch=1 a=(rand(1,M)0.5)+0
