通信原理 软件仿真实验指导书.docx
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通信原理软件仿真实验指导书
物理电子工程学院
通信原理实验指导书
实验一幅度调制(AM、DSB)
一、实验目的:
1、掌握AM、DSB基本原理;
2、掌握AM、DSB信号的产生方法和解调方法;
3、掌握AM、DSB信号的波形及频谱特点。
二、实验内容:
1、搭建AM、DSB调制、解调系统;
2、观察AM、DSB信号的波形和频谱;
3、幅度调制系统的抗噪声性能。
三、实验原理及模型
1、AM调制解调
(1)设计原理
幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度,使正弦载波的幅度随着调制信号而改变的调制方案,属于线性调制。
AM信号的时域表示式:
频谱:
调制器模型如图所示:
AM调制器模型
AM的时域波形和频谱如图所示:
时域频域
AM调制时、频域波形
AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。
它的带宽是基带信号带宽的2倍。
在波形上,调幅信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化,在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。
在解调时,根据AM调制的特性,既可以采用相干解调,也可以采用包络检波。
(2)Simulink建模
调制信号:
频率5HZ,振幅1,载波:
频率50HZ,振幅1,
相干解调模型
包络检波模型
2、DSB调制与解调
(1)设计原理
在AM信号中,载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送。
AM调制模型中将直流分量去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号,即双边带信号(DSB)。
DSB信号的时域表示式
频谱:
DSB的时域波形和频谱如图所示:
时域频域
DSB调制时、频域波形
DSB的相干解调模型如图所示:
:
DSB调制器模型
与AM信号相比,因为不存在载波分量,DSB信号的调制效率时100%,DSB信号解调时需采用相干解调。
(2)simulink仿真
调制信号:
频率5HZ,振幅1,载波:
频率50HZ,振幅1,
实验二二进制振幅键控调制
一、实验目的:
1、掌握2ASK信号的产生方法和解调方法;
2、掌握2ASK信号的波形及频谱特点;
3、了解2ASK系统的抗噪声性能。
二、实验内容:
1、搭建2ASK调制系统;
2、观察2ASK信号的波形和频谱;
3*、2ASK系统的抗噪声性能。
三、知识要点和原理
2ASK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的振幅,键控器件有两个信号输入端,数字基带信号为1或0时使两个不同信号分别输出,达到键控目的。
基本原理:
2ASK信号的一般表达式
其中,
若
则2ASK信号为“通-断键控(OOK)”信号:
波形为:
原理框图
2ASK信号的产生(模拟法和键控法)
2ASK信号的解调
(1)非相干解调
(2)相干解调
四、simulink仿真
ASK调制与解调
ASK框图(模拟相乘法、相干解调)
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
ASK框图(模拟相乘法、包络检波解调)
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波参数:
幅度1频率100rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF参数:
下限频率90rad/s上限频率110rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
全波整流器参数:
下限0上限inf
实验三二进制频移键控调制
一、实验目的:
1、掌握2FSK信号的产生方法和解调方法;
2、掌握2FSK信号的波形及频谱特点;
3、了解2FSK系统的抗噪声性能。
二、实验内容:
1、搭建2FSK调制系统;
2、观察2FSK信号的波形和频谱;
3*、2FSK系统的抗噪声性能。
三、知识要点和原理
2FSK调制就是用数字基带信号来控制键控期间的频率,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。
键控器件有两个信号输入端,数字基带信号为1或0时使两个不同信号分别输出,达到键控目的。
基本原理:
2FSK信号的一般表达式
波形为:
原理框图
2FSK信号的产生框图
2ASK信号的解调框图
(1)非相干解调
(2)相干解调
四、simulink仿真
FSK框图(模拟相乘法、相干解调)
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
比较器参数:
关系操作>
FSK框图(模拟相乘法、包络检波解调)
信源参数:
0码概率0.5采样时间1s
载波1参数:
幅度1频率100rad/s
载波2参数:
幅度1频率20rad/s
高斯白噪声参数:
均值0标准差0.001
BPF1参数:
下限频率95rad/s上限频率105rad/s
BPF2参数:
下限频率15rad/s上限频率25rad/s
LPF参数:
截止频率10rad/s
判决器参数:
门限0.25
比较器参数:
关系操作>
全波整流器参数:
下限0上限inf
实验四非均匀量化编码的Simulink仿真
一、实验目的
1.掌握非均匀量化编码工作原理;
2.掌握非均匀量化编码Simulink建模方法;
3.掌握非均匀量化编码Simulink仿真方法。
二、实验仪器
1.PC机一台
2.Matlab软件一套
三、实验原理
1、非均匀量化编码原理
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间,其量化间隔
也小;反之,量化间隔就大。
它与均匀量化相比,有两个突出的优点。
首先,当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度(实际中常常是这样)时,非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比;其次,非均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同,即改善了小信号时的量化信噪比。
实际中,非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。
通常使用的压缩器中,大多采用对数式压缩。
广泛采用的两种对数压缩律是
压缩律和A压缩律。
美国采用
压缩律,我国和欧洲各国均采用A压缩律,因此,本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。
所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律:
A律压扩特性是连续曲线,A值不同压扩特性亦不同,在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。
实际中,往往都采用近似于A律函数规律的13折线(A=87.6)的压扩特性。
这样,它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点,又便于用数字电路实现,本实验模块中所用到的PCM编码芯片W681512正是采用这种压扩特性来进行编码的。
图1示出了这种压扩特性。
图113折线
2、A律的Simulink仿真
Matlab的Simulink工具箱可以进行A律的Simulink仿真,其基本的建模方框图如下:
图2
四、Simulink仿真
1、建模模块
本实验中要用到的模块有:
Simulink/Source库下的SignalGenerator模块;Simulink/MathOperations库下的Gain模块;CommunicationsBlockset/SourceCoding库下的A-LawCompressor模块和A-LawExpander模块;Simulink/Discontinuities库下的Quantizer模块;Simulink/Sinks库下的Scope模块。
2、参数设置
(1)锯齿波的实验设置如下:
SignalGenerator模块的“WaveForm”选择“sawtooth”(如图3-a所示),Gain模块的“Gain”的值改为-1(如图3-b所示),其他模块为默认值。
图3-a图3-b
(2)方波的实验设置如下:
SignalGenerator模块的“WaveForm”选择“square”,其他模块的设置与锯齿波的一样。
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