北邮通信原理软件实验报告
文库贡献者
通信原理软件实验信息与通信工程学院
文库贡献者2013/12/17 班级：序号：姓名：
目录
实验一调幅信号波形频谱仿真 (3)
一、实验容 (3)
二、实验原理 (3)
1、AM调制原理 (3)
2、DSB-SC调制原理 (3)
3、SSB调制原理 (3)
三、仿真思路 (4)
四、程序框图 (4)
五、仿真源代码 (5)
1．AM信号： (5)
2．DSB-SC信号 (7)
3．SSB信号 (8)
五、实验结果&分析讨论 (9)
1、实验仿真结果 (9)
2、结果分析： (12)
实验二调频信号波形频谱仿真 (13)
一、实验容 (13)
二、实验原理 (13)
三、仿真思路 (13)
四、程序框图 (14)
五、仿真源代码 (15)
六、实验结果及分析 (16)
实验三单双极性归零码波形及功率谱仿真 (18)
一、实验容 (18)
二、基本原理 (18)
1、单极性归零码 (18)
2、双极性归零码 (19)
3、各种码的比较 (19)
三、仿真思路 (19)
1、产生RZ码 (19)
2、仿真功率谱密度 (19)
3、作出仿真图 (20)
四、程序框图 (20)
五、仿真源代码 (21)
1、单极性 (21)
（1）占空比25% (21)
（2）占空比50% (23)
（3）占空比75% (25)
2、双极性 (27)
（1）占空比25% (27)
（2）占空比50% (29)
（3）占空比75% (31)
六、实验结果及分析 (32)
1、单极性 (32)
（1）占空比25% (32)
（2）占空比50% (34)
（3）占空比75% (35)
2、双极性 (37)
（1）占空比25% (37)
（2）占空比50% (38)
（3）占空比75% (40)
实验四根升余弦滚降功率谱密度及眼图仿真 (41)
一、实验题目 (41)
二、基本原理 (41)
1、升余弦滚降 (41)
2、眼图 (42)
三、仿真思路 (42)
四、程序框图 (43)
五、仿真源代码 (43)
六、实验结果及分析 (44)
附录：心得体会 (45)
实验一 调幅信号波形频谱仿真
一、实验容
假设基带信号为()sin(2000)2cos(1000)m t t t ππ=+，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及频谱。
二、实验原理
1、AM 调制原理
对于单音频信号
()sin(2)m m m t A f t π=
进行AM 调制的结果为
()(sin(2))sin 2(1sin(2))sin 2AM c m m c c m c s t A A A f t f t A A a f t f t ππππ=+=+ 其中调幅系数m A a A
=，要求1a ≤以免过调引起包络失真。 由max A 和min A 分别表示AM 信号波形包络最大值和最小值，则AM 信号的调幅系数
为
max min max min
A A a A A -=+ 2、DSB-SC 调制原理
DSB 信号的时域表达式为
()()cos DSB c s t m t t ω=
频域表达式为
1()[()()]2
DSB c c S M M ωωωωω=-++ 3、SSB 调制原理
SSB 信号只发送单边带，比DSB 节省一半带宽，其表达式为：
11()cos cos sin 22ssB m m m m c s t A t w t A t w t
三、仿真思路
定义时域采样率、截断时间和采样点数，可得到载波和调制信号，容易根据调制原理写出各调制信号表达式，由此可以画出时域波形图。另外，对时域信号进行FFT 变换，此处使用预先定义的t2f.m 函数替代，进行傅立叶变换，得到频谱，在频域作图即可。
四、程序框图
五、仿真源代码1．AM信号：
2．DSB-SC信号
3．SSB信号
五、实验结果&分析讨论
1、实验仿真结果
图1.1 调制信号m(t)波形和载波波形
图1.2 仿真AM波形和频谱
a 时
图1.2为AM调制的波形和频谱图，从仿真的结果看出，AM调制系数定义为0.8
信号包络清晰，包络已显式绘出，可利用包络检波恢复原信号，接收设备较为简单。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。由图可得该AM调制解调可无失真地恢复出原始波形。
图1.2 仿真DSB-SC波形和频谱
图1.3为双边带抑制载波调幅信号波形和频谱，其时域波形有相位翻转，频谱不含离散大载波。由图可得该DSB-SC调制出现失真，解调时不能无失真地恢复出原始波形。
必须使用相干解调，可用多种方法提取载波，常用方式为在发端加入离散导频分量，
f的窄带滤波器滤出导频分量。
在收端利用调谐于载频
c
图1.4 仿真SSB波形和频谱
图1.4为SSB信号波形和频谱仿真图。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。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。
2、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全其美的，为一对矛盾体。
实验二 调频信号波形频谱仿真
一、实验容
假设基带信号()sin(2000)2cos(1000)4sin(500/3)m t t t t ππππ=+++，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、实验原理
单音频信号
()cos(2)m m t a f t π=
经FM 调制后的表达式为
()cos[2()]FM c c s t A f t t π?=+
其中
()sin 2sin 2f m m m aK t f t f t f ?πβπ=
= 调制指数f
m aK f β=。由卡松公式可知FM 信号的带宽为
2(1)m B f β≈+
三、仿真思路
同实验一中相仿，定义必要的仿真参数，在此基础上可得到载波信号和调制信号。根据()2()t f t K m t dt ?π-∞=?可得到频偏，由此可写出最终的FM 信号的表达式进行仿真计算。
对FM 信号进行傅里叶变换可得频谱特性，变换依旧使用实验一中给出的t2f.m 函数。
四、程序框图
五、仿真源代码
六、实验结果及分析
图2.1 基带信号和载波信号波形
如图2.2为仿真FM 信号波形，其形状为疏密波，最大频偏5kHz/V 。
图2.2 仿真FM 信号波形
如图2.3所示为仿真FM 信号频谱图，由图可以读出并计算带宽为
W 78kHz-8kHz=70kHz ≈。
由图2.1读出4m f kHz ≈，频偏为max 65/30f V kHz V kHz ?≈?=。利用卡松公示进行理论计算为：
max 2(1)2()2(564)68m m B f f f kHz β≈+=?+≈?+=
仿真与理论计算值基本相符。验证了卡松公式的有效性。
图2.3 仿真FM信号频谱
实验三单双极性归零码波形及功率谱仿真一、实验容
通过仿真测量占空比为25%、50%、75%以及100%的单双极性归零码波形及其功率谱。
二、基本原理
1、单极性归零码
当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流。
R，其频谱单极性归零码在符号等概出现且互不相关的情况下，功率谱主瓣宽度为2
b
含有连续谱、直流分量、离散始终分量及其奇次谐波分量。
2、双极性归零码
其中"1"码发正的窄脉冲，"0"码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。
双极性归零码在符号等概且不相关的情况下，功率谱仅含有连续谱，其主瓣宽度为2b R 。
3、各种码的比较
不归零码(None Return Zero Code)在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步。
归零码(None Return Zero Code)的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。
单极性码会积累直流分量；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。
三、仿真思路
1、产生RZ 码
采用归零矩形脉冲波形的数字信号，可以用以下方法产生信号矢量s 。设a 是码元矢量，N 是总取样点数，M 是总码元数，L 是每个码元的点数，Rt 是要求的占空比，dt 是仿真系统的时域采样间隔，则RZ 信号的产生方法是
(1,);s zeros N =[]()for ii 1:Rt /dt,s ii 0:M 1*L a;end =+-=
2、仿真功率谱密度
任意信号()s t 的功率谱的定义是
2
|()|()lim T s T S f P f T
→∞= 其中()T S f 是()s t 截短后的傅氏变换，2
|()|T S f 是()T S f 的能量谱，2
|()|T S f T 是()T s t 在截短时间的功率谱。