通信原理实验指导书（上）-仿真部分

通 信 原 理 实验指导书

上册（仿真部分）

计算机工程系通信教研室

2008.9

实验一 模拟线性调制系统仿真实验

一、 实验目的

1、 理解模拟线性调制的基本原理；

2、 验证常规AM调制和DSB调制计算机仿真方法。

二、 实验原理

1．AM调制原理

任意AM已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)

当m(t)?A0?f(t)；c(t)?cos(?ct??0) 且A0不等于0时称为常规调幅，其时域表达式为：

sam(t)?c(t)m(t)?[A0?f(t)]cos(?ct??0)

A0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号也可以是随机信号，为方便起见通常设θ0为

0。 Acos(?0t)

cos(?0t) f(t)

S(t)

要使输出已调信号的幅度与输入调制信号f(t)呈线性对应关系，应满足A0?f(t)max，否则会出现过调制现象。

2．DSB调制原理

在常规调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低，为了提高调制效率，在常规调幅的基础上抑制载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这种调制方式称为抑制载波双边带调制。

任意DSB已调信号都可以表示为SDSB(t)?c(t)m(t)

当m(t)?A0?f(t)；c(t)?cos(?ct??0) 且A0等于0时称为抑制载波双边带调制。其时域

表达式为sDSB(t)?c(t)m(t)?f(t)cos?ct；频域表达式为：

sDSB(t)?[F(???C)?F(???C)]?2

3．SSB调制原理

由于滤波法比较简单，主要介绍单边带的移相法形成原理及仿真。 为简便起见，设调制信号为单边带信号f(t)=Amcosωmt，载波为c(t)=cosωct则调制后的双边带时域

波形为：

SDSB(t)?Amcos?mtcos?ct?[Amcos(?c??m)t?Amcos(?c??m)t]/2

保留上边带，波形为：

SUSB(t)?[Amcos(?c??m)t]/2?Am(cos?ctcos?mt?sin?ctsin?mt)/2

保留下边带，波形为：

SLSB(t)?[Amcos(?c??m)t]/2?Am(cos?ctcos?mt?sin?ctsin?mt)/2

上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，成为同相分量；而第二项的乘积则是调

制信号与载波信号分别移相900后想乘的结果，称为正交分量。原理图如下：

1

0.5Amcosωmt cosωct 移相-90o 移相-90o 解调采用相干解调。

SSSB(t) 三、实验内容

1．用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信号，设载波频率为10Hz，试画出： （1）DSB-SC调制信号；

（2）调制信号的功率谱密度； （3）相干解调后的信号波形；

2．用MATLAB产生一个频率为1Hz、功率为1的余弦信号，设载波频率为10Hz，A=2，试画出： （1）AM调制信号；

（2）调制信号的功率谱密度； （3）相干解调后的信号波形；

参考代码：

1．% 显示模拟调制的波形及解调方法DSB，文件mdsb.m % 信源

close all; %关闭图形窗口 clear all; %清除工作区变量 dt=0.001; %时间采样间隔 fm=1; %信源最高频率 fc=10; %载波中心频率 T=5; %信号时长 t=0:dt:T;

mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fm*t); %信源

%DSB modulation

s_dsb=mt.*cos(2*pi*fc*t); B=2*fm;

%noise=noise_nb(fc,B,N0,t); %s_dsb=s_dsb+noise; figure(1);

subplot(3,1,1);

plot(t,s_dsb);hold on; %画出DSB信号波形 plot(t,mt,'r--'); %标示mt的波形 title('DSB调制信号'); xlabel('t');

%DSB_demodulation

rt=s_dsb.*cos(2*pi*fc*t); %相干解调输出信号

2

rt=rt-mean(rt); %mean(rt)返回向量rt的均值 [f,rf]=T2F(t,rt); %自定义求信号频谱的函数 [t,rt]=lpf(f,rf,fm); %自定义低通滤波函数 subplot(3,1,2); plot(t,rt);hold on; plot(t,mt/2,'r--');

title('相干解调后的信号波形与输入信号的比较'); xlabel('t');

subplot(3,1,3);

[f,sf]=T2F(t,s_dsb); psf=(abs(sf).^2)/T; plot(f,psf);

axis([-2*fc 2*fc 0 max(psf)]); title('DSB信号功率谱'); xlabel('f');

function[f,sf]=T2F(t,st) %利用DFT计算信号的频谱函数 dt=t(2)-t(1); T=t(end); df=1/T;

N=length(st);

f=-N/2*df:df:N/2*df-df; sf=fft(st);

sf=T/N*fftshift(sf); %把DFT的零频移动到频谱的中心

function[t,st]=F2T(f,sf) %计算信号的反傅立叶变换 df=f(2)-f(1);

Fmx=(f(end)-f(1)+df); dt=1/Fmx; N=length(sf); T=dt*N; t=0:dt:T-dt; sff=fftshift(sf); st=Fmx*ifft(sff);

function[t,st]=lpf(f,sf,B) df=f(2)-f(1); T=1/df;

hf=zeros(1,length(f)); %产生1行N列的零矩阵 bf=[-floor(B/df):floor(B/df)]+floor(length(f)/2); hf(bf)=1; yf=hf.*sf;

[t,st]=F2T(f,yf); st=real(st);

2．文件mam.m

s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t); %AM 已调信号

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实验二 模拟角度调制系统及眼图仿真实验

一、 实验目的

1、理解调频的基本原理；

2、熟悉调频信号的产生及解调的计算机仿真方法； 3、理解数字基带信号的波形特点及眼图的仿真方法。

二、 实验原理

1、FM原理

在连续波调制中，载波可表示为：

c(t)?Acos(?ct??)

其中幅度A、角频率?c和相位?这三个参数都可以用来携带信息而构成调制信号。如果幅度A

和角频率?c保持不变，而瞬时角频率是调制信号f(t)的线性函数时，这种调制方式称为频率调制。此时瞬时角频率偏移为

???2?KFf(t) 瞬时角频率为

???c?2?KFf(t)

式中KF称为频偏常数，有时也称为调频器的灵敏度，单位为Hz/V。 调频波的瞬时相位为

?(t)??ct?2?KF因此，调频波的时间表示为

SFM(t)?Acos[?ct?2?KF调频信号的鉴频法解调（微分+包络解调）：

?f(?)d?

?f(?)d?]

dSFM??(2?fc?2?KFf(t))Asin(2?fct?2?KF?f(?)d?) dt通过包络解调后得到f(t).

调频信号的带宽：B?2?fmax?2fm?2(?f?1)fm ， 2、基带信号眼图

所谓眼图就是指示波器显示的图形，因为在传输二进制信号波形时，它很象人的眼睛。一个系统在传输时要使其传输特性完全符合理想情况是困难的，甚至是不可能的。由于码间干扰问题与滤波器特性、信道特性等因素有关，因而计算由于这些因素所引起的误码率就非常困难，尤其在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析。在码间干扰和噪声同时存在的情况下，系统性能的定量分析，就是想得到一个近似的结果都是非常复杂的。所以我们就用眼图的方法估计出性能的优劣程度。方法如下图：

PN 序列 低通滤波器 示波器

?f?KFA fm三、实验内容

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nc4f.html