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1、北京邮电大学信息与通信工程学院 通原硬件实验报告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 1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
2、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
3、信号的变化2、 程序及其注释说明： 3、 仿真波形及频谱图：Period=0.01Period=0.34、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
4、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:12、输入缓冲区大小为40960 窗口类型：13、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
5、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
6、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
7、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_cPeriod:0.0005 Init time:0.1Scicom_sources: clock_cPer
8、iod:0.0005 Init time:0.1Scicom_sources:Pulse generatorTime in High State:0.00001 Period:0.25其他参数缺省设置Scicom_sources:sinusoid generatorMagnitude:1 Frequency:0.4*2*%pi phase:0Scicom_Filter:analog low pass filterOrder:7 cutoff frequency:0.5*2*%pi 其他参数缺省设置Scicom_sources: ConstantConstant:100Scicom_sinks:
9、MScopeInput ports size:1 1 1Ymin:-2 -2 -2 Ymax:2 2 2Refrash period:10 10 10其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFTOutput window number:1;Sample period:0.005;Size of input buffer:409600;其他参数缺省设置Scicom_sinks:FFTOutput window number:2;Sample period:0.000005;Size of input buffer:4096;其他参数缺省设置二、程序模块分析：三、实验结果及其分析：时域仿真波形
10、：FFT(2)重建信号的频谱：FFT（1）取样信号频谱：第二次验证：实验参数的设置，脉冲发生器高电平时间0.1，常数5；时域仿真波形FFT（1）取样信号频谱FFT（2）重建信号频谱：四、实验结果分析及思考题1、 前者幅度不变，后者随着频率增大有衰减。因为随着取样脉冲宽度的增大，其频域Sa函数的衰减将越明显。2、 频域周期延拓的周期为43、 占空比越大，频域Sa函数的衰减将会越明显，使得取样信号功率谱衰减更大。 占空比为0.2时4、 第二次实验一、实验目的1、了解产生 SSB 调制的基本原理2、了解 SCICOS 中的超级模块3、了解利用相干解调法解调幅度调制信号的方法4、编程实现基带信号为，载
11、波频率为20KHz ，仿真出SSB信号，观察已调信号的波形及频谱。二、实验原理SSB 调制SSB AM 产生方法一： SSB AM 产生方法二：单边带调制信号表达式为：SSB 解调用相干解调或同步解调来还原幅度调制信号。其解调框图如下： 如图 5.45 所示，载波应该提取自输入信号，通过平方环法或 COSTAS 环方法提取。由于这次实验是验证解调方法，假定已经获得了解调所用的载波的频率，所以直接使用调制端正弦波发生器产生的载波信号充当解调载波。三、实验内容1、方案思路：SSB 调制1 将正弦波发生器（ sinusoid generator ）、组合希尔伯特变换器（来自Scicom_signal
12、process 元件库）、组合移相器（来自 Scicom_signalprocess 元件库）、加法器模块、乘法器模块、触发时钟（CLOCK_c）、示波器模块(MScope)、和频谱示波器（FFT）模块按图 5.46 连接。 SSB 解调1.SSB 解调实验步骤与实验七中 DSB 解调步骤相同，只是将生成 DSB 超级模块（Modulator）换成生成 SSB 超级模块（Modulator）。2、程序及其注释说明：exec t2f.sci;exec f2t.sci;N=212; /采样点数fs=64; /采样速率Bs=fs/2; /系统带宽T=N/fs; /截短时间t=-T/2+0:N-1/f
13、s; /时域采样点f=-Bs+0:N-1/T; /频域采样点fm1=1;fm2=0.5;fc=20;m=sin(2*%pi)*fm1*t)+2*cos(2*%pi)*fm2*t); /待观测波形M=t2f(m,fs); /傅里叶变换MH=-%i*sign(f).*M; /频域希尔伯特变换mh=real(f2t(MH,fs); /希尔伯特变换后时域信号s=m.*cos(2*%pi)*fc*t)-mh.*sin(2*%pi)*fc*t);/上边带SSB信号S=t2f(s,fs); /傅里叶变换xset(window,1)plot(t,s)title(t,s) /SSB时域信号图xset(window,2)plot(f,abs(S)title(f,abs(S) /SSB频域信号图xset(window,3)plot(t,m)title(t,m) /原函数时域信号图xset(window,4)plot(f,abs(M)title(f,abs(M) /原函数频域信号图END 3、仿真波形及频谱图：(1) 模块实现SSB 调制此项调制为下边带SSB调制，调制后信号频率为15HZ，故频谱在15HZ处有一个冲激函数。SSB解调 (2) 编程实现4、实验结果分析：SSB 调制：SSB 解调：编程：思考题：1、 频
